(57)【要約】  自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、蓄電部と、蓄電部への電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき供給制御部による電気エネルギーの供給を停止させ、蓄電部の端子電圧が充電開始電圧以下になったとき電気エネルギーの供給を開始させることにより、蓄電部に電気エネルギーが供給される充電期間と蓄電部への電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量を充電情報として取得する情報取得部とを備え、指令部は、充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、供給制御部によって蓄電部へ電気エネルギーを供給させる。
2011067900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、
前記指令部は、
前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させる電源システム。
【請求項２】
前記情報取得部は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、
前記指令部は、
前記充電情報として前記充電時間を用い、
前記判定条件は、
前記時間測定部によって計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定部によって計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることである請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記情報取得部は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、
前記指令部は、
前記各充電時間を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記時間測定部によって計時された充電時間の、その直前に前記時間測定部によって計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることである請求項１記載の電源システム。
【請求項４】
前記情報取得部は、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定部であり、
前記指令部は、
前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることである請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記第１充電電気量は、
前記各充電期間のうち、前記エネルギー変換部による前記電気エネルギーの供給が開始されてから最初に前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後の最初の充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
現在時刻を計時する時計部と、
日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、
前記エネルギー変換部は太陽電池であり、
前記指令部は、
前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記供給制御部から前記蓄電部へ、前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値を電流値とする充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項６に記載の電源システム。
【請求項８】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項９】
現在時刻を計時する時計部と、
日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、
前記エネルギー変換部は太陽電池であり、
前記指令部は、
前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間を超える場合、前記パルス状の充電電流の電流値を予め設定された押込電流値とし、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記パルス状の充電電流の電流値を前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値とする請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する補助蓄電部をさらに備え、
前記供給制御部は、さらに、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部及び前記補助蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御し、
前記指令部は、
前記休止期間中に前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーを、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部へ供給させる請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記供給制御部は、さらに、
前記蓄電部及び前記補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給を制御し、
前記指令部は、
前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、前記負荷の消費電力に満たない場合、前記供給制御部に、前記蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給よりも前記補助蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給を優先的に実行させる請求項１０記載の電源システム。
【請求項１２】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項１０又は１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させる請求項１２記載の電源システム。
【請求項１４】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行う請求項１０又は１１に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記指令部は、
前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させる請求項１４記載の電源システム。
【請求項１６】
前記指令部は、
前記充電継続期間において前記供給制御部から前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるとき、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーが前記押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記蓄電部へ供給させる請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１７】
前記エネルギー変換部は太陽電池である請求項１〜６、及び８〜１６のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１８】
前記蓄電池は鉛蓄電池である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１９】
前記充電継続時間は、０．１時間以上４時間以下の時間である請求項１８記載の電源システム。
【請求項２０】
前記蓄電池は鉛蓄電池であり、
前記押込電流値は、１００時間率以上１０時間率以下の電流値である請求項６、７、９、１２〜１６のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項２１】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、
蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、
前記指令工程において、
前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給する蓄電池の充電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギーから変換された電気エネルギーを利用する電源システムおよび蓄電池の充電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電部を構成する蓄電池は、種類に応じて、過充電により構成要素（正極、負極、セパレータ、電解液など）を劣化させないように、充電時に充電を停止させる充電停止電圧を設定する。ところで自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、自然環境の変化（太陽光発電なら日照量の変動）によって蓄電池に供給される電流値は著しく変動する。一般に蓄電池は電流値を小さくして充電する方が充電効率（実際に蓄電池に充電された電気量／蓄電池に供給した電気量）が高い。従って、自然エネルギーを蓄電池に供給して充電する場合、電池電圧が充電停止電圧に達しても、充電の都度、充電電流が異なるので、実際に蓄電池に充電された電気量は等量にならない。【０００３】
そこで、特許文献１には、マイクロコンピュータ等により蓄電池の充放電電気量を積算することによって、蓄電池の蓄電電気量を計測する技術が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、太陽電池の出力により蓄電池を充電する場合に、蓄電池の電池電圧が一定値以上になった場合に充電回路を開放し、電池電圧がある値以下に低下すると再度充電回路を閉じて再充電することによって、充電の停止と再充電とを繰返すことが記載されている。そして、太陽電池により得られる蓄電池の充電電流が設定電流値以下の場合は、電池電圧が一定値以上に上昇しても充電回路を開放しないで充電を継続することによって、充電不足となることを防止する技術が記載されている。また、設定電流値以下の微小な充電電流による充電を継続することによって、大電流による顕著な過充電によって生じる蓄電池の劣化、例えば電解液が分解することによって電解液が減少することによる劣化を避けられると推測される。【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、蓄電池の充放電電気量を積算することによって蓄電池の蓄電電気量を計測し、このようにして求めた蓄電電池量が蓄電池の満充電電気量になるまで充電する方法では、充放電電気量の積算誤差が累積して蓄電電池量の計測誤差が増大するおそれがある。また、インパルスノイズ等により充放電電気量を積算するマイクロコンピュータが誤作動した場合に充放電電気量の積算値がリセットされるおそれがある。この場合、蓄電電気量の計測値が実際の状態と全く違った値となるおそれもある。そのため、蓄電池を満充電にする充電精度が低下する。【０００６】
また、特許文献２に記載の技術のように、太陽電池から得られる蓄電池の充電電流が設定電流値以下の場合に充電を継続することによって充電不足となることを防止する技術では、満充電になる前に日没になると、太陽電池の出力がなくなって充電できなくなるから、蓄電池を満充電にする充電精度が低下する。また、日没になって太陽電池の出力が低下することによって充電電流が設定電流値以下になると、その後に充電の停止と再充電との繰り返しを止めて、充電を連続して継続することによって充電不足を解消しようとしても、日没によって充電に必要な発電量が得られなくなる結果、蓄電池を満充電にする充電精度が低下するおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１０３６２７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５２２６号公報
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、蓄電池の充電精度を向上することが容易な電源システムおよび蓄電池の充電制御方法を提供することである。
【０００９】
本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させる。
【００１０】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部への前記電気エネルギーを供給させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図３】図１、図７に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１、図１１に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す電源システムの変形例を示すブロック図である。
【図６】図３に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図９】図７、図１４に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１２】図７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１３】図１１に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１６】図１４に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１９】図１７に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１７、図２０に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図１９に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第６実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図２３】図２２に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図２４】図２２に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
太陽電池や風力発電などの自然エネルギーを電気エネルギーに変換して少なくともその一部を蓄電池に一旦充電し、負荷に供給する電源システムが知られている。このような電源システムは、水力発電や火力発電などのような、大規模な電気エネルギーの供給源を持ち得ない、離島などの独立電源として大いに期待されている。
【００１３】
しかしながら上述した自然エネルギーは、自然環境の周期的あるいは予期せぬ変動に伴って、変動する。そのため、自然エネルギーから安定して電気エネルギーを供給できないという課題を有する。以降、自然エネルギーを電気エネルギーに変換する電源システムの一例として、説明の容易さの観点から、太陽電池を用いて自然エネルギー（太陽光）を電気エネルギーに変換して利用する電源システムについて述べる。
【００１４】
太陽電池の場合、曇天、雨天、日の出あるいは日没など日照量が減少する時間帯では、晴天の昼間に比べて発電量が著しく低下する。蓄電システムがこのような自然環境の変動に追従できない構成であると、様々な不具合が生じ得る。例えば太陽光発電による発電電気量が蓄電池の公称容量に対して著しく小さいと、蓄電池に十分に充電できない。そのため、蓄電池から負荷に十分な電気エネルギーを供給することができない。また、充電により蓄電池に蓄えられる電気量が少ないために、蓄電池が過放電状態になり易い。そのため、蓄電池が過放電状態で放置される期間が長くなって劣化が進む虞がある。逆に太陽光発電による発電電気量が蓄電池の公称容量に対して著しく大きいと、蓄電池が過充電されて劣化する虞がある。
【００１５】
そこで、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電と蓄電池を組合せた電源システムに、自然エネルギーの変動を考慮した様々な方法を導入し、蓄電池の充電を制御することが望ましい。
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムの一例を示すブロック図である。図１では、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部として、太陽電池パネル１を用いる例を示している。またエネルギー変換部から供給される電気エネルギーを充電し、負荷に放電供給する蓄電部として、蓄電池１０を用いる例を示している。
【００１８】
図１に示す電源システム１００は、太陽電池パネル１、逆流防止用のダイオード２、制御部３、蓄電池１０、シャント抵抗１３、総電圧計測端子１４、及び出力端子１０１，１０２を備えている。また、制御部３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部５と、マイクロコンピュータ部６とを備えている。マイクロコンピュータ部６は、充電制御部７、タイマー８、及びＡ／Ｄコンバータ９を備えて構成されている。
【００１９】
太陽電池パネル１の高電位側出力端子は、ダイオード２のアノードに接続されている。ダイオード２のカソードはＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側入力端子に接続されている。また、太陽電池パネル１の低電位側出力端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の低電位側入力端子に接続されている。これにより、太陽電池パネル１の発電電力が、ダイオード２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側出力端子は、シャント抵抗１３を介して蓄電池１０の正極端子に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側出力端子とシャント抵抗１３との接続点は、出力端子１０１に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の低電位側出力端子は、蓄電池１０の負極端子と出力端子１０２とに接続されている。
【００２１】
出力端子１０１，１０２には、例えばＤＣ／ＡＣコンバータ１２の入力端子が接続されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２の出力端子には、負荷１１が接続されている。これにより、出力端子１０１，１０２から出力された直流電圧が、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２によって交流電圧に変換されて、負荷１１へ供給される。なお、負荷１１が直流負荷である場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２を備えず、出力端子１０１，１０２に直接負荷１１が接続されてもよく、あるいはＤＣ／ＡＣコンバータ１２の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータが用いられてもよい。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ制御部５から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入出力間の電圧の昇圧率（出力電圧／入力電圧）が変化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が増大すると、昇圧率を増大させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を上昇させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が上昇すると、蓄電池１０へ供給される電流が増大する。
【００２３】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が減少すると、昇圧率を低下させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を低下させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が低下すると、蓄電池１０へ供給される電流が減少する。
【００２４】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えばＰＷＭ信号のデューティ比がゼロになると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流供給を遮断する。
【００２５】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の負荷電流が大きいときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を増減する動作を行っても、実際の出力電圧としてその昇圧率に応じた電圧が得られない場合がある。このような場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を増大させる動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流を増大させる動作となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を低下させる動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流を減少させる動作となる。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、供給制御部の一例に相当している。なお、以下の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、及び後述するＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、エネルギーの変換損失が生じないものとしている。
【００２７】
ＰＷＭ制御部５は、例えば論理回路やパルス生成回路等を用いて構成されている。そして、ＰＷＭ制御部５は、マイクロコンピュータ部６から出力された制御信号に応じて、周期的なパルス信号であるＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。
【００２８】
ＰＷＭ制御部５は、例えば、マイクロコンピュータ部６から昇圧率の増大を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比を増大させ、マイクロコンピュータ部６から昇圧率の減少を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比を減少させる。また、ＰＷＭ制御部５は、マイクロコンピュータ部６から充電停止を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比をゼロにし、すなわちＰＷＭ信号としてローレベルの信号を出力する。
【００２９】
なお、必ずしもＰＷＭ制御部５を備える必要はなく、マイクロコンピュータ部６から出力された制御信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作が制御できればよい。
【００３０】
蓄電池１０は、例えば、複数の鉛蓄電池が直列に接続されて構成されている。なお、蓄電池１０は、複数の鉛蓄電池が直列に接続される例に限られない。例えば、蓄電池１０は、複数の鉛蓄電池が並列に接続されたものであってもよく、直列と並列とが組み合わされて複数の鉛蓄電池が接続されたものであってもよい。また、蓄電池１０は、鉛蓄電池一つで構成されていてもよい。
【００３１】
総電圧計測端子１４は、蓄電池１０の両端子間の電圧を、電池電圧Ｖｂとしてマイクロコンピュータ部６へ出力する。
【００３２】
マイクロコンピュータ部６は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、所定の制御プログラムやデータを記憶する不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマー８、Ａ／Ｄコンバータ９、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。
【００３３】
そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することによって、充電制御部７として機能する。充電制御部７は、指令部の一例に相当している。タイマー８は、情報取得部、及び時間測定部の一例に相当している。
【００３４】
Ａ／Ｄコンバータ９は、シャント抵抗１３の両端間の電圧をデジタル値に変換する。そして、Ａ／Ｄコンバータ９は、そのデジタル値を、太陽電池パネル１から蓄電池１０に供給される充電電流値、および蓄電池１０から負荷１１に供給される放電電流値である充放電電流値Ｉｂを示すデータとして充電制御部７へ出力する。充放電電流値Ｉｂは、例えば、蓄電池１０の充電電流をプラスの符号で、蓄電池１０の放電電流をマイナスの符号で表すようになっている。
【００３５】
また、Ａ／Ｄコンバータ９は、総電圧計測端子１４から出力された電池電圧Ｖｂをデジタル値に変換する。そしてＡ／Ｄコンバータ９は、そのデジタル値を、電池電圧Ｖｂを示すデータとして充電制御部７へ出力する。
【００３６】
ＲＯＭには、例えば充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２とが予め記憶されている。鉛蓄電池は、充電電圧によって、充電効率が変化する。そこで、充電停止電圧Ｖ１は、蓄電池１０にとって、高い充電効率が得られる充電電圧が設定されている。
【００３７】
また、蓄電池１０は、充電されると電極活物質の周辺に硫酸が生成される。そして、充電が停止すると、電極活物質の周辺に生成された硫酸が拡散する。この硫酸の拡散に伴い、電池電圧Ｖｂがゆっくり低下する。蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１まで充電された後、充電が停止されて電池電圧Ｖｂが低下し、ほぼ安定状態となったときの電池電圧Ｖｂが、例えば実験的に求められて、充電開始電圧Ｖ２として設定されている。
【００３８】
例えば、蓄電池１０の公称電圧が１２Ｖの場合、充電停止電圧Ｖ１として１５Ｖ程度、充電開始電圧Ｖ２として１３Ｖ〜１４Ｖ程度の電圧が、好適である。
【００３９】
充電制御部７は、太陽電池パネル１から電気エネルギーが供給される（充電期間に入る）ことで上昇する電池電圧Ｖｂを示す電圧データを継続して受信する。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。
【００４０】
ＰＷＭ制御部５は充電停止を指示する制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比をゼロにしてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの電流が遮断され、休止期間となる。休止期間中も、充電制御部７は電池電圧Ｖｂを示す電圧データを継続して受信している。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号を送信する。
【００４１】
ＰＷＭ制御部５は、昇圧率の増大を指示する制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を大きくしてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、再び太陽電池パネル１からの電流が蓄電池１０に供給される（充電期間となる）。このように蓄電池１０は、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との間で、充電（充電期間）と充電の休止（休止期間）とを繰り返すことになる。
【００４２】
一方でタイマー８は、充電期間の時間（充電時間Ｔ１）と、直後の休止期間の時間（休止時間Ｔ２）とを繰り返し測定し、充電制御部７に時間データとして送信している。充電制御部７では、この時間データから充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２を繰り返し計算する。
【００４３】
図２は、図１に示す電源システム１００において、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。充電期間の時間（充電時間Ｔ１）と直後の休止期間の時間（休止時間Ｔ２）を括って１つの周期とした場合、周期を繰り返すごとに、充電時間Ｔ１は徐々に短くなり、休止時間Ｔ２は徐々に長くなる。例えば初期の周期においては、充電時間Ｔ１は休止時間Ｔ２より長い（Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ１／Ｔ２＞１）が、中期から末期の周期に至るまで充電が進行すれば、充電時間Ｔ１は休止時間Ｔ２より短くなる（Ｔ１＜Ｔ２、Ｔ１／Ｔ２＜１）。したがって充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２は徐々に小さくなる。
【００４４】
充電時間Ｔ１、及び休止時間Ｔ２は、おおよそ、数秒から最大１分程度の時間となる。
【００４５】
比率Ｔ１／Ｔ２が大きい初期の周期における充電では、蓄電池１０は短時間で充電停止電圧Ｖ１を迎える。しかしながら、中期から末期の周期に至るまで充電が進行すれば、休止時間Ｔ２の割合が高くなるため、１周期の間に充電される電気量が減少する。すなわち、充電末期に近づくほど、１周期の間の平均充電電気量、すなわち単位時間当たりの充電電気量が減少し、充電の効率が低下する。
【００４６】
充電制御部７は、比率Ｔ１／Ｔ２が所定の判定比率Ｒｊ以下になった直後の充電において電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１になる押込開始タイミングになっても、ＰＷＭ制御部５に対して、太陽電池パネル１からの電流の遮断を指示する制御信号を送信しない。このとき、充電制御部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの電流を蓄電池１０に供給させる。以下、押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３が経過するまで実行される充電を、押し込み充電と称する。
【００４７】
タイマー８は、押込開始タイミングからの経過時間を計時時間ｔとして計時する。そして、タイマー８の計時時間ｔが充電継続時間Ｔ３になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して、太陽電池パネル１からの電流の遮断を指示する制御信号を送信し、一連の充電が終了する。
【００４８】
なお判定比率Ｒｊは適宜設定できるが、一連の充電が終了するまでの単位時間当たりの充電電気量を増大させる観点、及び実際に蓄電池１０に充電される電気量の均一性とを両立させる観点から、０．１≦Ｒｊ≦１０であることが望ましい。
【００４９】
また、比率Ｔ１／Ｔ２が１を下回ると、１周期内における充電時間Ｔ１が休止時間Ｔ２より短くなり、単位時間当たりの充電の効率が低下する。そこで、判定比率Ｒｊは、例えば１に設定されている。これにより、比率Ｔ１／Ｔ２が１以下になると、押込み充電に移行するので、休止時間Ｔ２の増大による充電の効率低下が低減される。
【００５０】
なお、押し込み充電モード（充電継続期間）において、充電制御部７がフィードバック制御によって、定電流充電を行う例を示したが、定電流回路を用いて押込電流値Ａｇを蓄電池１０へ供給させるようにしてもよい。
【００５１】
また、供給制御部としてＤＣ／ＤＣコンバータ４を用いる例を示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４及びＰＷＭ制御部５を用いず、供給制御部としてＤＣ／ＤＣコンバータ４の代わりにソリッドステートリレー等のスイッチング素子を用いてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の代わりに、シャント抵抗１３と出力端子１０１との接続点と、ダイオード２のカソードとの間にスイッチング素子を接続する。そして、充電制御部７は、充電期間はこのスイッチング素子をオンし、休止期間はこのスイッチング素子をオフし、充電継続期間はこのスイッチング素子をオンするようにしてもよい。
【００５２】
図１において、蓄電部である蓄電池１０は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池などであっても良いが、鉛蓄電池であるのがより好ましい。鉛蓄電池では、いわゆるサルフェーションと呼ばれる現象によって、正極および負極で生成された放電生成物（硫酸鉛）が不動化（固着化）しやすい。そのため、放電生成物（硫酸鉛）の不動化（固着化）が進む前に、このような放電生成物の蓄積を解消することが望ましい。
【００５３】
図１に示す電源システム１００によれば、蓄電池１０が所定量の充電電気量を受け入れた（比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になった）後も充電継続時間Ｔ３に達するまで押込み充電を行うことによって、放電生成物の蓄積を解消することが可能となる。
【００５４】
特に蓄電池１０が、複数の鉛蓄電池によって構成されている場合、押込み充電を行わないと、実際に充電された電気量が個々の鉛蓄電池の間でばらつく現象が解消できず、結果として蓄電池１０のサイクル寿命特性が低下するおそれがある。しかしながら、図１に示す電源システム１００によれば、押込み充電を行うことによって、個々の鉛蓄電池の間での実際に充電された電気量のばらつきが低減される。
【００５５】
図３、図４は、図１に示す電源システム１００により実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。以下、図１に示す電源システム１００の構成と照合しつつ、図３のフローチャートについて詳述する。なお、以下のフローチャートにおいて、同一のステップ番号が付されたステップは、同一の動作を行うことを示している。
【００５６】
例えば、日が昇るなどして太陽電池パネル１が発電を開始すると、ステップＳ００１において、充電制御部７が、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号を送信し、蓄電池１０の充電を開始する。そうすると、ＰＷＭ制御部５は、ＰＷＭ信号のデューティ比を増大して、例えばデューティ比を１００％にして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１から蓄電池１０への電気エネルギーの供給（充電）が開始される。そうすると、充電に伴い電池電圧Ｖｂが上昇する。
【００５７】
なお、充電制御部７及びＰＷＭ制御部５は、ステップＳ００１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の性能上可能な限り、太陽電池パネル１によって発電された電力の１００％に近い電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力されるように、すなわち太陽電池パネル１によって発電された電力のすべてがＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％にすることは、このような制御の例示である。充電制御部７は、例えば充放電電流値Ｉｂを監視して、最大の充放電電流値Ｉｂが得られるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御することで太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力させるようにしてもよい。あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が実行可能な最大の昇圧率を指示することによって、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力させるようにしてもよい。
【００５８】
そして、タイマー８によって、充電時間Ｔ１を計時するべく、充電開始からの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ００２）。
【００５９】
次に、ステップＳ００３において、充電制御部７は、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上（Ｖｂ≧Ｖ１）になったか否かを判断する。Ｖｂ＜Ｖ１の場合（ステップＳ００３でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００２に戻って蓄電池１０の充電と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、Ｖｂ≧Ｖ１の場合（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７は、Ｖｂ≧Ｖ１となったときのタイマー８の計時時間ｔを、充電時間Ｔ１とする（ステップＳ００４）。
【００６０】
次に、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。そして、ＰＷＭ制御部５によって、ＰＷＭ信号が、デューティ比がゼロにされてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。そうすると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流が遮断されて充電が休止する（ステップＳ００５）。
【００６１】
そして、タイマー８によって、休止時間Ｔ２を計時するべく、充電休止からの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ００６）。
【００６２】
また、蓄電池１０の充電が休止すると、充電によって蓄電池１０の電極付近に生成された硫酸が蓄電池１０の電解液中を拡散していく。この硫酸の拡散に応じて、電池電圧Ｖｂが徐々に低下する。
【００６３】
次に、充電制御部７は、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、充電休止中の蓄電池１０の電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ２に達したか否か（Ｖｂ≦Ｖ２か否か）を判断する（ステップＳ００７）。Ｖｂ＞Ｖ２の場合（ステップＳ００７でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００６に戻って充電休止と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、Ｖｂ≦Ｖ２の場合（ステップＳ００７でＹＥＳ）、充電制御部７は、Ｖｂ≦Ｖ２となったときのタイマー８の計時時間ｔを、休止時間Ｔ２とする（ステップＳ００８）。
【００６４】
次に、充電制御部７は、充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊに達したか否か（Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊか否か）を判断する（ステップＳ００９）。Ｔ１／Ｔ２＞Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００１に戻ってステップＳ００１〜Ｓ００９を繰り返す。一方、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７は、ステップＳ０１０に移行する。
【００６５】
以上、ステップＳ００１〜Ｓ００９の動作により、図２に示すように、充電の初期、中期、及び末期において、パルス状の充電電流が蓄電池１０に供給されて、蓄電池１０が充電される。
【００６６】
図４に示すステップＳ０１０，Ｓ０１１の動作はステップＳ００１，Ｓ００３の動作と同一であるのでその説明を省略する。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上（Ｖｂ≧Ｖ１）になったとき、すなわち押込開始タイミングになったとき、（ステップＳ０１１でＹＥＳ）、充電制御部７は、押込み充電を開始する（ステップＳ０１２）。一例として、ステップＳ０１２ではステップＳ０１０（Ｓ００１）と同一の動作を行う。
【００６７】
そして、タイマー８によって、押込開始タイミングからの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ０１３）。
【００６８】
そして充電制御部７は、タイマー８の計時時間ｔが、押込み充電の終了を示す充電継続時間Ｔ３に達したか否か（ｔ≧Ｔ３か否か）を判断する（ステップＳ０１４）。ｔ＜Ｔ３の場合（ステップＳ０１４でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ０１３に戻って押込み充電と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、充電制御部７は、ｔ≧Ｔ３の場合（ステップＳ０１４でＹＥＳ）はステップＳ０１５に移行し、一連の充電を終える。
【００６９】
鉛蓄電池には、正極および負極に、放電反応生成物として、結晶化の程度が進んだ硫酸鉛が蓄積して充電されにくくなるサルフェーションと呼ばれる現象がある。ステップＳ０１２〜Ｓ０１５の押し込み充電によれば、鉛蓄電池のサルフェーションを解消することが可能となる。
【００７０】
ところで、電源システム１００と異なり、一定の充電電圧を印加する定電圧充電で蓄電池１０を充電した場合、電極付近で硫酸が常時生成されるため、電極付近の硫酸が拡散されずに電極付近の硫酸濃度が上昇したままとなる。そのため、電解液中のイオンの移動に起因するインピーダンスが上昇し、充電電流が減少する。そして充電電流が減少すると、充電時間が長くなる。
【００７１】
一方、電源システム１００のように、パルス状の充電電流によって蓄電池１０を充電すると、休止時間Ｔ２の間に、蓄電池１０の電解液中ではイオンの移動が十分になされるので、充電期間に生成された硫酸が、休止期間に拡散して電極付近の硫酸濃度が低下する。これにより、電解液中の硫酸の濃度分布などインピーダンスを上昇させる要因を除去できるので、充電反応がスムーズになる。このことにより、比較的大きな電流で充電することが可能となる。
【００７２】
従って、ステップＳ００１〜Ｓ００９によりパルス状の充電電流を蓄電池１０に供給することで、トータルの充電効率が定電圧充電により蓄電池１０を充電した場合よりも向上する。そして、充電効率が向上すれば、充電時間を短縮することが容易となる。このような効果を得るためには、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）を、蓄電池１０の公称電圧の１〜１０％の範囲とすることが望ましい。
【００７３】
また、充電停止電圧Ｖ１及び充電開始電圧Ｖ２を適宜設定することによって、比較的大きな電流値でパルス的に充電を繰り返すことができるので、上述した定電圧充電よりも短時間で所定量の充電を行うことが可能となる。したがって、充電継続時間Ｔ３の設定が適切であれば、自然環境が著しい変化（一例として日没）を示す前に、速やかに蓄電池を完全充電することが容易となる。
【００７４】
また、図２に示すように、充電を開始した後に蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達することで充電を停止し、休止中に蓄電池１０が充電開始電圧Ｖ２に達することで充電の休止を取りやめる（次の充電を開始する）までを１つの周期とした場合、実際に蓄電池１０に充電される電気量は周期を重ねるごとに小さくなる。具体的には、充電時間Ｔ１は徐々に短くなり、休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２は徐々に小さくなる。
【００７５】
電源システム１００はこの現象を利用したものであって、比Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になったとき（ステップＳ００９でＹＥＳ）に、実際に蓄電池１０に所定の電気量が蓄電されたと判断する。そして、この所定の電気量が充電された状態を基準に、さらに直後の充電において蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達しても、蓄電池１０の蓄電量が所定量になってからの充電時間が充電継続時間Ｔ３に達するまで電気エネルギーの供給を続けることによって、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【００７６】
さらに自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、充電電流が自然環境の変化に伴い変動するため、電流量が一定である商用電源を用いた従来のパルス充電よりも、蓄電池１０に供給した電気量を積算して正確に把握することが難しい。然るに電源システム１００では、比率Ｔ１／Ｔ２が充電に伴い減少すること、および比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊになったときの実際に蓄電池１０に充電された積算電気量が所定量（概ね同一）であることを利用することによって、充電電流が自然環境の変化に伴い変動した場合であっても、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を、概ね揃えることができる。そして、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を概ね揃えることができれば、押し込み充電終了後の最終的な蓄電池１０の充電状態も概ね揃えることができ、すなわち蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【００７７】
ここで、ステップＳ０１２において、ステップＳ０１０で開始された充電をそのまま継続することで、押し込み充電の動作を、上述のようにステップＳ００１やステップＳ０１０で開始される充電と同一の動作にしてもよい。
【００７８】
しかしながら、押し込み充電として、以下のように定電流充電を実行することで、押込み充電の電流値を自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に委ねず一定値にできる。これにより、押込み充電で充電される電気量である過充電電気量の変動による所望状態からのズレが生じるおそれ、すなわち、過充電の不足により完全充電に僅かに届かないことや、過剰な過充電により蓄電池を僅かながら劣化させるおそれが低減できる。
【００７９】
具体的には、押込み充電におけるより好ましい態様は、以下の通りである。ステップＳ０１２から開始される押し込み充電において、充電制御部７は、充放電電流値Ｉｂに基づきフィードバック制御を行うことによって、太陽電池パネル１から蓄電池１０に供給される充電電流の電流値が一定の押込電流値Ａｇとなるように、ＰＷＭ制御部５に対して制御信号を送信する。ＰＷＭ制御部５はこの制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を調整してＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力し、太陽電池パネル１からの電流を押込電流値Ａｇに調整して蓄電池１０に供給する。
【００８０】
具体的には、充電制御部７は、押込み充電として、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇを超えると昇圧率の減少を指示する制御信号をＰＷＭ制御部５へ送信し、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇを下回ると昇圧率の増大を指示する制御信号をＰＷＭ制御部５へ送信することで、フィードバック制御による定電流充電を実行する。
【００８１】
押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３の間、押込電流値Ａｇの定電流充電を行うことで、蓄電池１０の劣化を招くことなく蓄電池１０を充分に満充電にできるような電流値が、例えば予め実験的に求められて、押込電流値Ａｇとして設定されている。
【００８２】
図１において、エネルギー変換部として太陽電池パネル１を挙げたが、風力発電、潮力発電など、自然エネルギーを電気エネルギーに変換し得る他の構成を採ることもできる。但し太陽電池パネル１の方が、自然環境の変化を予測して充電システムに反映させやすいという利点がある。具体的には、蓄電池１０を昼間に集中的に充電させる（夜間のみに放電させる）仕様を採ることができれば、充電中に不定期に放電されて比率Ｔ１／Ｔ２の把握が困難になるという懸念はなくなる。
【００８３】
また充電制御部７が気象庁などの天気予報を情報として取り込み、例えば曇天の日は晴天の日と比べて比率Ｔ１／Ｔ２に達するまでの時間が長くなると予測して、押込み充電においてスイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を晴天に日に比べて大きくなるようにＰＷＭ制御部５に対して制御信号を送信し、押込電流値Ａｇを晴天の日より大きくして充電継続時間Ｔ３を短くする（過充電電気量は一定にしつつ短時間で過充電を終わらせる）ようにすれば、天候に影響されずに一連の充電を略同一時間で終わらせることができる。
【００８４】
具体的には、例えば図５に示す電源システム１００ａのようにすることができる。図５に示す電源システム１００ａは、電源システム１００におけるマイクロコンピュータ部６の代わりに、マイクロコンピュータ部６ａを備える。
【００８５】
マイクロコンピュータ部６ａは、充電制御部７ａ（指令部）、タイマー８、Ａ／Ｄコンバータ９、時計部２１、及び記憶部２２を備えて構成されている。
【００８６】
時計部２１は、現在時刻を計時する時計回路である。時計部２１としては、いわゆるＲＴＣ（Real Time Clock）を用いることができる。
【００８７】
記憶部２２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性記憶素子を用いて構成されている。そして、記憶部２２には、日没の時刻が記憶されている。日没の時刻としては、例えば１年間の日没時刻の平均が予め記憶部２２に記憶されていてもよく、ユーザが図略の操作部を用いて日没時刻を入力することで、日没時刻を記憶部２２に記憶させてもよく、例えば図略の通信手段を用いて、日々の日没時刻を外部から受信して記憶部２２に記憶させてもよく、その他の手段により日没時刻を記憶部２２に記憶させてもよい。
【００８８】
充電制御部７ａは、以下の点を除き、充電制御部７と同様に構成されている。
【００８９】
充電制御部７ａは、押込開始タイミング（ステップＳ０１２）において、時計部２１で計時された現在時刻から記憶部２２に記憶された日没の時刻までの時間を残時間Ｔｒとして算出する。そして、充電制御部７は、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、下記式（１）で示す電流値Ｉｒの充電電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、定電流充電による押し込み充電を行う。
【００９０】
電流値Ｉｒ＝（Ｔ３／Ｔｒ）×Ａｇ  ・・・（１）
【００９１】
これにより、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３より短い場合には、押し込み充電における充電電流が、押込電流値Ａｇよりも増大され、押込電流値Ａｇの定電流充電を充電継続時間Ｔ３の間継続した場合とほぼ同程度の電気量を、押し込み充電によって蓄電池１０に充電することができる。従って、押し込み充電の終了前に日没により太陽電池パネル１が発電できなくなって、蓄電池１０を充分充電できなくなるおそれが低減される。
【００９２】
なお蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、充電継続時間Ｔ３は０．１〜４時間であることが好ましい。充電継続時間Ｔ３が０．１時間未満では、蓄電池１０のサルフェーションを十分に解消できない虞がある。逆に充電継続時間Ｔ３が４時間を超えると、過度の過充電によってサイクル寿命特性の低下を引起す虞がある。また太陽光発電を活用する場合、１日の日照時間を考えると、充電継続時間Ｔ３が４時間を超える制御仕様は現実的ではない。
【００９３】
また蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒは、１００時間率以上１０時間率以下であることが好ましい。ここで、１００時間率は、蓄電池１０を、ＳＯＣ（State Of Charge）０％から１００％まで、１００時間で充電できる電流値であり、１０時間率は、蓄電池１０を、ＳＯＣ  ０％から１００％まで、１０時間で充電できる電流値である。
【００９４】
充電電流が大きいほど蓄電池１０の充電効率は低下して、実際に充電された電気エネルギー以外のエネルギーが電解液の電気分解に用いられる傾向がある。そのため、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒが１０時間率を超えると、蓄電池１０の電解液が電気分解されてガスとして散逸して減少することで、サイクル寿命特性の低下を引起す虞がある。逆に押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒが１００時間率未満だと、蓄電池１０のサルフェーションを十分に解消できない虞がある。
【００９５】
なお、比率Ｔ１／Ｔ２が所定の判定比率Ｒｊ以下になる判定条件が満たされた後、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１になったタイミングを押込開始タイミングとし、この押込開始タイミングから押し込み充電を開始する例を示した。しかしながら、押し込み充電が開始されるタイミングは、厳密な精度を要求されない。例えば、所定の判定条件が満たされたタイミングに対して、充電と充電休止との周期が１〜２周期程度前後したタイミングから押し込み充電を開始しても、蓄電池１０の充電精度には、実質的な影響はない。
【００９６】
従って、押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングであればよく、言い換えれば、押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングと実質的に同一のタイミングであればよい。例えば、押込開始タイミングとして、所定の判定条件が満たされたタイミングをそのまま用いてもよく、所定の判定条件が満たされた後の前記周期の繰り返しが例えば２周期以内のタイミングを、押込開始タイミングとして用いてもよい。押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングと実質的に同一のタイミングであればよく、このように多少前後してもよいことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【００９７】
例えば、図３のステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊ（ステップＳ００９でＹＥＳ）となったタイミングを押込開始タイミングとし、図４のステップＳ０１０，Ｓ０１１を実行しない構成としてもよい。
【００９８】
また、図３のステップＳ００４〜Ｓ００９において、タイマー８によって計時された休止時間Ｔ２に対する、その直前に計時された充電時間Ｔ１の比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いる例を示した。しかしながら、例えば図６に示すように、ステップＳ００１，Ｓ００３，Ｓ００５を実行後、ステップＳ００６〜Ｓ００８を実行し、その後にステップＳ００１〜Ｓ００４、及びステップＳ００９を実行することで、タイマー８によって計時された充電時間Ｔ１の、その直前に計時された休止時間Ｔ２に対する比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いてもよい。
【００９９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図７に示す電源システム１００ｂと図１に示す電源システム１００とでは、マイクロコンピュータ部６ｂの構成が異なる。マイクロコンピュータ部６ｂは、マイクロコンピュータ部６とは、充電制御部７ｂ（指令部）の構成が異なる。
【０１００】
充電制御部７ｂは、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行う点で、充電制御部７と異なる。
【０１０１】
ＲＯＭには、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との他に、パルス充電停止電圧Ｖ３とパルス充電開始電圧Ｖ４とが予め記憶されている。充電停止電圧Ｖ１、充電開始電圧Ｖ２、パルス充電停止電圧Ｖ３、及びパルス充電開始電圧Ｖ４は、Ｖ２＜Ｖ１≦Ｖ４＜Ｖ３の関係を満たすように、各電圧値が設定されている。
【０１０２】
例えば、蓄電池１０の公称電圧が１２Ｖの場合、充電停止電圧Ｖ１として１５Ｖ程度、充電開始電圧Ｖ２として１３Ｖ〜１４Ｖ、パルス充電停止電圧Ｖ３として１６Ｖ〜１７Ｖ、パルス充電開始電圧Ｖ４として（Ｖ３−０．５）〜（Ｖ３−１．０Ｖ）程度の電圧が、好適である。
【０１０３】
充電制御部７ｂは、押込開始タイミングの後、電池電圧Ｖｂがパルス充電停止電圧Ｖ３以上になると、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。これにより、充電制御部７ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの充電電流を遮断させる。そして、電池電圧Ｖｂがパルス充電開始電圧Ｖ４以下になると、充電制御部７ｂは、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号、例えばＰＷＭ信号のデューティ比を１００％にする制御信号を送信する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から蓄電池１０へ充電電流が供給される。充電制御部７ｂは、このようにして蓄電池１０への充電電流の供給と遮断とを繰り返すことで、電池電圧Ｖｂをパルス充電停止電圧Ｖ３とパルス充電開始電圧Ｖ４との間で上下させて、パルス充電による押し込み充電を充電継続時間Ｔ３の間、実行する。
【０１０４】
その他の構成は図１に示す電源システム１００と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１０５】
図８は、図７に示す電源システム１００ｂにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。図３、図９は、図７に示す電源システム１００ｂの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｂが実行する。
【０１０６】
図３に示すステップＳ００１〜Ｓ００９については、電源システム１００の動作と同様であるからその説明を省略する。ステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、図９に示すステップＳ０１０に移行する。ステップＳ０１０〜Ｓ０１３については、図４に示すステップＳ０１０〜Ｓ０１３と同様であるのでその説明を省略する。
【０１０７】
そして、ステップＳ１０１において、充電制御部７ｂは、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、電池電圧Ｖｂがパルス充電停止電圧Ｖ３以上（Ｖｂ≧Ｖ３）になったか否かを判断する。Ｖｂ＜Ｖ３の場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０１を繰り返して蓄電池１０の充電を継続する。一方、Ｖｂ≧Ｖ３の場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。そして、ＰＷＭ制御部５によって、ＰＷＭ信号が、デューティ比がゼロにされてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。そうすると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流が遮断されて充電が休止する（ステップＳ１０２）。
【０１０８】
また、蓄電池１０の充電が休止すると、充電によって蓄電池１０の電極付近に生成された硫酸が蓄電池１０の電解液中を拡散していく。この硫酸の拡散に応じて、電池電圧Ｖｂが徐々に低下する。
【０１０９】
次に、充電制御部７ｂは、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、充電休止中の蓄電池１０の電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ４に達したか否か（Ｖｂ≦Ｖ４か否か）を判断する（ステップＳ１０３）。Ｖｂ＞Ｖ４の場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０３を繰り返して充電休止を継続する。一方、Ｖｂ≦Ｖ４の場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０４へ移行する。
【０１１０】
そして充電制御部７ｂは、タイマー８の計時時間ｔが、充電継続時間Ｔ３に達したか否か（ｔ≧Ｔ３か否か）を判断する（ステップＳ１０４）。ｔ＜Ｔ３の場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、充電制御部７ｂは、例えばステップＳ０１０と同様にして充電を開始し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返す。これにより、押し込み充電としてパルス充電が実行される。そして、ｔ≧Ｔ３の場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に移行し、一連の充電を終える。
【０１１１】
以上、ステップＳ０１２〜Ｓ１０６で示すように、押し込み充電をパルス充電とすることで、充電末期の満充電に近い領域において、蓄電池１０に充電停止電圧Ｖ１より高いパルス充電停止電圧Ｖ３を印加することで、結晶化された硫酸鉛を再び充電されやすい状態に戻してサルフェーションを解消する効果が増大する。
【０１１２】
ここで、ステップＳ０１２において、ステップＳ０１０で開始された充電をそのまま継続したり、ステップＳ１０５においてステップＳ０１０と同様の充電を実行してもよい。
【０１１３】
しかしながら、例えば下記の第１及び第２の方法によって、押し込み充電中に充電される充電電気量を略一定とすることで、押込み充電で充電される電気量を自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に委ねず一定値にできる。これにより、押込み充電で充電される過充電電気量の変動による所望状態からのズレが生じるおそれ、すなわち、過充電電気量の不足により完全充電に僅かに届かないことや、過剰な過充電により蓄電池を僅かながら劣化させるおそれが低減できる。
【０１１４】
第１の方法は、以下の通りである。図１０は、第１の方法による電源システム１００ｂの動作を説明するためのフローチャートである。まず、図９に示すフローチャートと同様にステップＳ０１０，Ｓ０１１が実行された後、ステップＳ０１２ｂにおいて押込開始タイミングになると、充電制御部７ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、蓄電池１０へ、一定の押込電流値Ａｇを供給させることによって、定電流充電を実行させる（ステップＳ１０７）。
【０１１５】
以降、ステップＳ０１３〜Ｓ１０３は、図９に示すステップＳ０１３〜Ｓ１０３と同様であるのでその説明を省略する。そして、ステップＳ１０４ｂにおいて、ｔ＜Ｔ３となると（ステップＳ１０４ｂでＮＯ）、充電制御部７ｂは、再びステップＳ１０７〜Ｓ１０４ｂを繰り返す。
【０１１６】
この場合、押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３の間、充電時（充電パルス）の電流値を押込電流値Ａｇとしてパルス充電を行うことによって蓄電池１０の劣化を招くことなく蓄電池１０を充分に満充電にできるような電流値が、例えば予め実験的に求められて、押込電流値Ａｇとして設定されている。
【０１１７】
なお、マイクロコンピュータ部６ｂが、図５に示す電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、充電制御部７ｂは、図１０における押込開始タイミング（ステップＳ０１２ｂ）において、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、上記式（１）で示す電流値Ｉｒの充電電流を、ステップＳ１０７においてＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１１８】
第２の方法は、以下の通りである。図９に示すフローチャートにおいて、押込開始タイミングになったとき（ステップＳ０１２）、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂに応じてパルス充電開始電圧Ｖ４を変化させる。
【０１１９】
具体的には、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂが小さいほど、パルス充電開始電圧Ｖ４を上昇させてパルス充電停止電圧Ｖ３に近づける。これにより、相対的に休止時間を短縮し、充放電電流値Ｉｂが少ないことによる押込み充電期間中の充電電気量の減少を補うように、充電電気量を増大させる。
【０１２０】
また、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂが大きいほど、パルス充電開始電圧Ｖ４を低下させてパルス充電停止電圧Ｖ３から遠ざける。これにより、相対的に休止時間を長くし、充放電電流値Ｉｂが大きいことによる押込み充電期間中の充電電気量の増大を相殺する。
【０１２１】
これにより、自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に伴って、充電電流の変化が生じた場合であっても、押込み充電期間中の充電電気量をほぼ一定に維持することが可能となる。
【０１２２】
なお蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、押し込み充電をパルス充電で行う場合であっても、押し込み充電を定電流充電等で行う場合と同様、充電継続時間Ｔ３は０．１〜４時間であることが好ましい。また、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒは、１００時間率以上１０時間率以下であることが好ましい。
【０１２３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１１に示す電源システム１００ｃと、図１に示す電源システム１００とでは、マイクロコンピュータ部６ｃの構成が異なる。
【０１２４】
マイクロコンピュータ部６ｃは、例えば所定の制御プログラムを実行することによって、充電電気量測定部１５（情報取得部）としても機能する点で、マイクロコンピュータ部６とは異なる。また、充電制御部７ｃ（指令部）は、充電制御部７とは、押込充電開始タイミングの判定条件が異なる。
【０１２５】
その他の構成は図１に示す電源システム１００（１００ａ，１００ｂ）と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１２６】
充電電気量測定部１５は、充電期間と休止期間との繰り返しにより蓄電池１０が充電される際に、各充電期間において蓄電部１０に充電される充電電気量を測定する。
【０１２７】
充電制御部７ｃは、例えば日が昇るなどして太陽電池パネル１による発電が開始されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への電流供給を開始させる。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への電流供給を停止させ、その後の最初の充電期間において充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量Ｑ２に対する、その後に充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量Ｑｎの比率Ｑｎ／Ｑ２が、予め設定された判定比率Ｒｑ以下になったとき、押込充電開始タイミングになったと判定する。
【０１２８】
図１２は、図１１に示す電源システム１００ｃにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図１３、図４は、図１１に示す電源システム１００ｃの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｃが実行する。
【０１２９】
充電制御部７ｃは、太陽電池パネル１による発電が開始されたか否か、すなわち、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電気エネルギーの供給が開始されたか否かを確認する（ステップＳ２０１）。充電制御部７ｃは、太陽電池パネル１による発電が開始されなければ（ステップＳ２０１でＮＯ）、ステップＳ２０１を繰り返す。一方、充電制御部７ｃは、例えば日が昇るなどして太陽電池パネル１による発電が開始されると（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、ステップＳ００１へ移行する。
【０１３０】
充電制御部７ｃは、例えば太陽電池パネル１から発電の開始を示す信号を受信した場合に太陽電池パネル１による発電が開始されたと判定するようにしてもよく、例えば太陽電池パネル１の出力電圧が予め設定された判定電圧に満たない電圧から上昇して判定電圧を超えた場合に太陽電池パネル１による発電が開始されたと判定するようにしてもよく、その他の手段によって、太陽電池パネル１による発電が開始されたことを検出するようにしてもよい。
【０１３１】
以降、充電制御部７ｃによって図３と同様のステップＳ００１が実行されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への充電が行われ、充電制御部７ｃはステップＳ００３へ移行する。そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、すなわち太陽電池パネル１による発電が開始されてから最初に電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０の充電が休止される（ステップＳ００５）。
【０１３２】
そして、電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ２以下になると（ステップＳ００７でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への充電を開始する（ステップＳ００１）。また、充電電気量測定部１５によって、蓄電池１０に充電された充電電気量が、充電電気量Ｑ２として測定される（ステップＳ２０２）。充電電気量Ｑ２は、第１充電電気量に相当している。
【０１３３】
充電電気量測定部１５は、例えば、シャント抵抗１３により検出された充放電電流値Ｉｂとタイマー８により計時された充電時間Ｔ１との積を充電電気量として算出してもよく、充電期間の間、充放電電流値Ｉｂを単位時間毎に積算することによって充電電気量を算出してもよい。
【０１３４】
なお、ステップＳ２０１における発電開始直後の充電電気量Ｑ１は、直前の放電電気量や、発電開始時の蓄電池１０の充電状態に依存して大きく変動する。そのため、充電電気量Ｑ１を用いることなく充電電気量Ｑ２を用いる。２回目以降の充電電気量Ｑ２・・・Ｑｎは、充電と充電休止との周期を経るに従って、ほぼ一定の比率で小さくなる。そのため、比率Ｑｎ／Ｑ２を、ステップＳ００１ｃにおける充電を行った後の蓄電池１０の充電状態を示す指標として用いることが可能となる。
【０１３５】
そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００５，Ｓ００７においてＶｂ≦Ｖ２になるまで（ステップＳ００７でＹＥＳになるまで）充電を休止した後、ステップＳ００１ｃへ移行する。ステップＳ００１ｃでは、ステップＳ００１と同様の動作によって、蓄電池１０への充電が開始される。
【０１３６】
蓄電池１０への充電は、ステップＳ００３においてＶｂ≧Ｖ１になるまで継続され、この充電期間において蓄電池１０に充電された充電電気量が、充電電気量測定部１５によって、充電電気量Ｑｎとして測定される（ステップＳ２０３）。充電電気量Ｑｎは、太陽電池パネル１による発電が開始されてからｎ回目の充電期間における充電電気量を示している（ｎは３以上の任意の整数である）。また、充電電気量Ｑｎは、第２充電電気量に相当している。
【０１３７】
そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００５，Ｓ００７においてＶｂ≦Ｖ２になるまで（ステップＳ００７でＹＥＳ）充電を休止した後、ステップＳ２０４へ移行する。
【０１３８】
ステップＳ２０４において、充電制御部７ｃは、充電電気量Ｑ２と充電電気量Ｑｎとの比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑ以下か否かを判定する。Ｑｎ／Ｑ２＞Ｒｑの場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００１ｃに戻ってステップＳ００１ｃ〜Ｓ２０４を繰り返す。一方、Ｑｎ／Ｑ２≦Ｒｑの場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、図４のステップＳ０１０へ移行する。
【０１３９】
以降、図４のステップＳ０１０〜Ｓ０１５における押し込み充電の動作は、上述した通りであるのでその説明を省略する。
【０１４０】
図１２に示すように、充電を開始した後に蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達することで充電を停止し、休止中に蓄電池１０が充電開始電圧Ｖ２に達することで充電の休止を取りやめる（次の充電を開始する）までを１つの周期とした場合、実際に蓄電池１０に充電される充電電気量Ｑ１・・・Ｑｎは周期を重ねるごとに小さくなる。
【０１４１】
ここで直前に蓄電池１０が放電した放電電気量に依存して電気量が変化するのは１回目の充電電気量Ｑ１のみである。２回目以降の充電電気量Ｑ２・・・Ｑｎは、直前の放電電気量とは無関係に、蓄電池１０の状態に応じてほぼ一定の比率で小さくなる。
【０１４２】
初期の周期では充電電気量Ｑｎが大きな値を示すために比率Ｑｎ／Ｑ２は大きな値を示すが、中期から末期の周期に至っては充電電気量Ｑｎが徐々に小さくなるため、比率Ｑｎ／Ｑ２も徐々に小さくなる。この傾向は、図１２に示すように都度の充電における充電電流が不規則に変化した場合でも変わらない。
【０１４３】
電源システム１００ｃはこの現象を利用したものであって、比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑ以下になったとき（ステップＳ２０４でＹＥＳ）に、実際に蓄電池１０に所定の電気量が蓄電されたと判断する。そして、この所定の電気量が充電された状態を基準に、さらに直後の充電において蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達して押込開始タイミング（ステップＳ０１２）になった後の充電時間が充電継続時間Ｔ３以上になるまで、すなわち蓄電池１０の蓄電量がほぼ所定量になってからの充電時間が充電継続時間Ｔ３に達するまで電気エネルギーの供給を続けることによって、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【０１４４】
さらに自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、充電電流が自然環境の変化に伴い変動するため、電流量が一定である商用電源を用いた従来のパルス充電よりも、蓄電池１０に供給した電気量を積算して正確に把握することが難しい。然るに電源システム１００ｃでは、比率Ｑｎ／Ｑ２が充電に伴い減少すること、および比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑになったときの実際に蓄電池１０に充電された積算電気量が所定量（概ね同一）であることを利用することによって、充電電流が自然環境の変化に伴い変動した場合であっても、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を、概ね揃えることができる。そして、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を概ね揃えることができれば、押し込み充電終了後の最終的な蓄電池１０の充電状態も概ね揃えることができ、すなわち蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０１４５】
電源システム１００，１００ａ，１００ｂの場合、充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２とを合わせた周期は１分程度であるから、この周期内における日照量等の自然環境の変化は小さい。したがって、電源システム１００，１００ａ，１００ｂの場合、自然環境の変化が押込開始タイミングの判定精度に与える影響は小さい。しかしながら、例え１分程度の時間であっても、その間に自然環境が変化して充放電電流値Ｉｂが変動すると、押込開始タイミングの判定精度が低下する恐れがある。
【０１４６】
一方、電源システム１００ｃは、充電電気量の比率を目安にして押込開始タイミングを判定することで、電源システム１００，１００ａ，１００ｂのように充電時間を目安とする場合に比べて、自然環境の変化（太陽光発電なら日照量の変動）による電流値の変化の影響を低減し、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。そして、充電精度が向上すれば、充電継続時間Ｔ３を適切に設定することによって、自然環境が著しい変化（一例として日没）を示す前に、速やかに蓄電池を完全充電することが容易である。
【０１４７】
なお判定比率Ｒｑは適宜設定できるが、一連の充電が終了するまでの単位時間当たりの充電電気量を増大させる観点、及び実際に蓄電池１０に充電される電気量の均一性とを両立させる観点から、０．１≦Ｒｑ≦１であることが望ましい。
【０１４８】
なお、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる例を示したが、第１充電電気量は、直前の放電電気量などの影響を受ける充電電気量Ｑ１以外の充電電気量であればよい。すなわち電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になることによりＤＣ／ＤＣコンバータ４からの充電電流の供給が充電制御部７ｃによって停止された後、最初の充電期間において充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量であればよい。例えば、第１充電電気量として、充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いることができる。
【０１４９】
しかしながら、周期を重ねるごとに、その周期における充電電気量は、押込開始タイミングとして検出しようとする充電状態において検出される充電電気量Ｑｎ（第２充電電気量）との差が小さくなる。従って、第１充電電気量として充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いるよりも、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる方が、第１充電電気量と第２電気量との差が大きくなる。
【０１５０】
そうすると、第１充電電気量と第２充電電気量との差が小さいときは、周期を経ることによる第１充電電気量と第２充電電気量との比率の変動が小さくなり、第１充電電気量と第２充電電気量との差が大きいときの方が、周期を経ることによる第１充電電気量と第２充電電気量との比率の変化が大きいから、第１充電電気量として充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いるよりも、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる方が、押込開始タイミングの検出精度が向上する。そして、押込開始タイミングの検出精度が向上すれば、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【０１５１】
また、マイクロコンピュータ部６ｃは、図５に示すマイクロコンピュータ部６ｂと同様、時計部２１、記憶部２２を備えてもよい。そして、充電制御部７ｃは、充電制御部７ａと同様、押込開始タイミングにおいて残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、上述の式（１）で示される電流値Ｉｒの充電電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、定電流充電による押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１５２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１４は、本発明の第４実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１４に示す電源システム１００ｄと、図１１に示す電源システム１００ｃとでは、マイクロコンピュータ部６ｄの構成が異なる。マイクロコンピュータ部６ｄは、マイクロコンピュータ部６ｃとは、充電制御部７ｄ（指令部）の構成が異なる。
【０１５３】
充電制御部７ｄは、押し込み充電において、電源システム１００ｂと同様のパルス充電を行う点で、充電制御部７ｃと異なる。
【０１５４】
その他の構成は図１１に示す電源システム１００ｃと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１５５】
図１５は、図１４に示す電源システム１００ｄにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。図１６、図９は、図１４に示す電源システム１００ｄの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂ，７ｃが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｄが実行する。
【０１５６】
図１６に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理は、図１３に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様であるのでその説明を省略する。電源システム１００ｄは、図１６に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４の動作によって、電源システム１００ｃと同様、比率Ｑｎ／Ｑ２に基づき押込開始タイミングを判定する結果、押込開始タイミングの判定精度が向上し、ひいては、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０１５７】
そして、充電制御部７ｄは、ステップＳ２０４において押込開始タイミングの判定条件が満たされると（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、図９に示すステップＳ０１０〜Ｓ１０６を実行することにより、押し込み充電をパルス充電によって実行する。図９に示すステップＳ０１２〜Ｓ１０６の押し込み充電（パルス充電）により、サルフェーションの解消効果が増大する等、電源システム１００ｂと同様の効果が得られる。
【０１５８】
なお、電源システム１００ｄは、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。また、電源システム１００ｄは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１５９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１７は、本発明の第５実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１７に示す電源システム１００ｅと図１に示す電源システム１００とでは、下記の点で異なる。
【０１６０】
すなわち、電源システム１００ｅは、電源システム１００の構成に加えて蓄電池２０、シャント抵抗１３ａ，１３ｃ、及び総電圧計測端子１４ａ，１４ｃを備える。また、電源システム１００ｅは、制御部３の代わりに制御部３ｅを備える。
【０１６１】
制御部３ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂ、ＰＷＭ制御部５ａ，５ｂ、及びマイクロコンピュータ部６ｅを備える。マイクロコンピュータ部６ｅは、充電制御部７ｅ（指令部）、タイマー８、及びＡ／Ｄコンバータ９ｅを備える。
【０１６２】
その他の構成は図１に示す電源システム１００と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１６３】
ダイオード２のカソードは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側入力端子に接続されている。シャント抵抗１３ａは、太陽電池パネル１の低電位側出力端子とＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの低電位側入力端子との間に接続されている。そして、シャント抵抗１３ａの両端子間の電圧が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによってデジタル値に変換される。そして、そのデジタル値が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給される電流の電流値Ａｓを示すデータとして充電制御部７ｅへ出力される。
【０１６４】
総電圧計測端子１４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの入力端子間の電圧、すなわち太陽電池パネル１の出力電圧を、発電電圧ＶｓとしてＡ／Ｄコンバータ９ｅへ出力する。そして、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、発電電圧Ｖｓを示すデジタルデータが充電制御部７ｅへ出力される。これにより、充電制御部７ｅは、電流値Ａｓ、及び発電電圧Ｖｓを取得可能にされている。
【０１６５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側出力端子は、シャント抵抗１３ｃを介して蓄電池２０の正極端子に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側出力端子とシャント抵抗１３ｃとの接続点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの高電位側入力端子に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの低電位側出力端子は、蓄電池２０の負極端子とＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの低電位側入力端子とに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの高電位側出力端子は出力端子１０１に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの低電位側出力端子は出力端子１０２に接続されている。
【０１６６】
蓄電池２０は、例えば、蓄電池１０と同様に構成されている。なお、蓄電池２０は、電気エネルギーを蓄えることができるデバイスであればよい。蓄電池２０は、例えば、電気二重層コンデンサや各種キャパシタであってもよい。蓄電池２０は、補助蓄電部の一例に相当している。
【０１６７】
シャント抵抗１３ａの両端子間の電圧は、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによってデジタル値に変換される。そして、そのデジタル値が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、蓄電池２０の充放電電流値Ｉｂｂを示すデータとして充電制御部７ｅへ出力される。充放電電流値Ｉｂｂは、例えばプラスで蓄電池２０の充電電流を示し、マイナスで蓄電池２０の放電電流を示すようになっている。
【０１６８】
総電圧計測端子１４ｃは、蓄電池２０の両端子間の電圧を、電池電圧ＶｂｂとしてＡ／Ｄコンバータ９ｅへ出力する。Ａ／Ｄコンバータ９ｅは、電池電圧Ｖｂｂを示すデジタルデータを充電制御部７ｅへ出力する。
【０１６９】
以上のようにして、Ａ／Ｄコンバータ９ｅは、Ａ／Ｄコンバータ９と同様の充放電電流値Ｉｂと電池電圧Ｖｂとに加えて、電流値Ａｓ、発電電圧Ｖｓ、充放電電流値Ｉｂｂ、及び電池電圧Ｖｂｂを示すデータを充電制御部７ｅへ出力する。
【０１７０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ４と同様に構成されている。ＰＷＭ制御部５ａ，５ｂは、それぞれＰＷＭ制御部５と同様に構成されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、ＰＷＭ制御部５ａから出力されたＰＷＭ信号に応じて入出力間の昇圧率が変化し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、ＰＷＭ制御部５ｂから出力されたＰＷＭ信号に応じて入出力間の昇圧率が変化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、供給制御部の一例に相当している。
【０１７１】
充電制御部７ｅは、ＰＷＭ制御部５ａへ昇圧率の増減を指示する制御信号を出力することにより、ＰＷＭ制御部５ａからＤＣ／ＤＣコンバータ４ａへ制御信号に応じたＰＷＭ信号を出力させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率を制御する。また、充電制御部７ｅは、ＰＷＭ制御部５ｂへ昇圧率の増減を指示する制御信号を出力することにより、ＰＷＭ制御部５ｂからＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ制御信号に応じたＰＷＭ信号を出力させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を制御する。
【０１７２】
そして、充電制御部７ｅは、上述のようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの昇圧率を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの出力電圧や出力電流を、それぞれ制御する。
【０１７３】
充電制御部７ｅは、例えば、充電期間における発電電圧Ｖｓの値と電流値Ａｓとの積を、発電電力値Ｗｓとして算出する。発電電力値Ｗｓは、太陽電池パネル１から供給される単位時間当たりの電気エネルギーの量に相当している。また、シャント抵抗１３ａ、総電圧計測端子１４ａ、及びＡ／Ｄコンバータ９ｅは、エネルギー検出部の一例に相当している。
【０１７４】
また、充電制御部７ｅは、例えば、電池電圧Ｖｂと充放電電流値Ｉｂとの積を蓄電池１０の充放電電力量Ｗｂとして算出し、例えば、電池電圧Ｖｂｂと充放電電流値Ｉｂｂとの積を蓄電池２０の充放電電力量Ｗｂｂとして算出する。
【０１７５】
また、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの動作を制御することによって、上述の充電期間に太陽電池パネル１から供給された電気エネルギーを蓄電池１０に充電させ、上述の休止期間に太陽電池パネル１から供給された電気エネルギーを蓄電池２０に充電させる。
【０１７６】
また、後述するように、太陽電池パネル１の発電電力が、負荷１１の消費電力に満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって、蓄電池１０から負荷１１（ＤＣ／ＡＣコンバータ１２）への電気エネルギーの供給よりも、蓄電池２０から負荷１１（ＤＣ／ＡＣコンバータ１２）への電気エネルギーの供給を優先的に実行させることによって、充電制御部７ｅは、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、負荷１１に電気エネルギーを供給することが好ましい。
【０１７７】
図１８は、図１７に示す電源システム１００ｅにおいて、蓄電池１０，２０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ，Ｖｂｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図１９、図２０は、図１７に示す電源システム１００ｅの動作の一例を示すフローチャートである。
【０１７８】
図１９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ００１，Ｓ００５が、それぞれステップＳ３０１，Ｓ３０２に変更されている。その他のステップは、図３において充電制御部７が実行する処理を図１９においては充電制御部７ｅが実行する。その他の点は、図１９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０１７９】
ステップＳ３０１において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって蓄電池１０の充電を開始させると同時に、蓄電池２０の充電を休止させる。このように、充電期間は、蓄電池１０を充電し、かつ蓄電池２０の充電を休止する期間となる。
【０１８０】
具体的には、例えば、充電制御部７ｅは、ステップＳ３０１において、シャント抵抗１３ｃによって検出された充放電電流値Ｉｂｂがマイナスの値になったときはＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を増大させ、充放電電流値Ｉｂｂがマイナスの値になったときはＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を低下させることによって、蓄電池２０の充放電電流値Ｉｂｂがゼロになるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの動作を制御する。これにより、蓄電池２０の充電が停止される。
【０１８１】
また、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって、充放電電流値Ｉｂｂをゼロに維持させるように制御しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって蓄電池１０に充電電流を供給させることで、蓄電池１０の充電を開始する。充電制御部７ｅは、ステップＳ３０１において、例えばシャント抵抗１３により検出される充放電電流値Ｉｂが最大となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの動作を制御する。
【０１８２】
これにより、太陽電池パネル１から制御部３ｅへ供給された電気エネルギーは、すべて蓄電池１０へ充電される。
【０１８３】
ステップＳ３０２において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって蓄電池１０の充電を停止させると同時に、蓄電池２０の充電を開始させる。このように、休止期間は、蓄電池１０の充電を休止し、かつ蓄電池２０を充電する期間となる。
【０１８４】
具体的には、例えば、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、電流出力を遮断させることによって、蓄電池１０の充電を休止させる。
【０１８５】
一方、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０に充電電流を供給させることで、蓄電池２０の充電を開始する。充電制御部７ｅは、ステップＳ３０２において、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させる。太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させるためには、例えばシャント抵抗１３ｃにより検出される充放電電流値Ｉｂｂが最大となるように、充電制御部７ｅがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの動作を制御すればよい。
【０１８６】
これにより、太陽電池パネル１から制御部３ｅへ供給された電気エネルギーは、すべて蓄電池２０へ充電される。
【０１８７】
電源システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄでは、休止期間中に太陽電池パネル１によって発電された電力は、蓄電池１０に充電されないためにエネルギーの損失が生じる。一方、電源システム１００ｅでは、休止期間中に太陽電池パネル１によって発電された電力は、蓄電池２０に充電されるので、自然エネルギーに基づき得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０１８８】
そして、ステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７ｅは、図２０に示すステップＳ３０１に移行する。
【０１８９】
図２０に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートにおけるステップＳ０１０が、ステップＳ３０１に変更されている。その他のステップは、図４において充電制御部７が実行する処理を図２０においては充電制御部７ｅが実行する。その他の点は、図２０に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０１９０】
なお電源システム１００ｅ全体として、太陽電池パネル１から供給される電気エネルギーを効率的に蓄えるためには、図２０に示すステップＳ０１５において蓄電池１０に対する一連の充電を終えた後、蓄電池２０への充電を実行することが好ましい。ここで蓄電池２０への充電は、例えば蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂが、充電終了電圧（満充電電圧）として予め設定された上限値Ｖｕ以上になったときに終えるのが好ましい。
【０１９１】
なお、図２１に示すように、図６の示すフローチャートと同様、タイマー８によって計時された充電時間Ｔ１の、その直前に計時された休止時間Ｔ２に対する比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いてもよい。また、図２０におけるステップＳ３０１，Ｓ０１１を実行しなくてもよい。
【０１９２】
また、充電制御部７ｅは、充電制御部７と同様、ステップＳ０１２以降の押し込み充電において、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａを制御することで、押し込み充電を定電流充電としてもよい。また、充電制御部７ｅは、充電制御部７ｂと同様、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行うようにしてもよい。
【０１９３】
また、電源システム１００ｅは、押し込み充電においてパルス充電を行う場合、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。また、電源システム１００ｅは、電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、定電流充電の充電電流を電流値Ｉｒとして押し込み充電を行ってもよい。また、電源システム１００ｅは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１９４】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、押込電流値Ａｇによる定電流充電を行う場合、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０１９５】
具体的には、押し込み充電において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって充放電電流値Ｉｂに基づくフィードバック制御による押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させるのと並行して、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させる。
【０１９６】
これにより、押し込み充電において、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ充電される。
【０１９７】
これにより、押し込み充電を定電流充電とすることで、蓄電池１０の充電精度を向上しつつ、押し込み充電中に、太陽電池パネル１から供給された余分の電気エネルギーを蓄電池２０へ充電することができるので、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０１９８】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとするパルス充電を行う場合、充電パルスの供給期間中において、上述の定電流充電による押し込み充電と同様の方法によって、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０１９９】
なお、充電制御部７ｅは、蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂが上限値Ｖｕに達した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を上限値Ｖｕと等しい値に調整することで、蓄電池１０ｂへの電流を遮断する。これにより、蓄電池２０の過充電を防止できる。
【０２００】
押し込み充電（ステップＳ０１２）において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を小さくしつつＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を大きくすれば、蓄電池２０から蓄電池１０に電気エネルギーを供給して押込み充電を行うことも可能である。しかし太陽電池パネル１から所定の出力がある場合は、上述したようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を小さくせずに太陽電池パネル１からの電気エネルギーを蓄電池１０に優先的に供給する方が、電気エネルギーを効率的に蓄えられるので好ましい。
【０２０１】
但し押し込み充電（ステップＳ０１２）において、太陽電池パネル１からの出力のみで押込み充電が完了できない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を変えない限り、自動的に蓄電池１０に対する押込み充電は継続される。
【０２０２】
以上の記載から、一連の充電において、蓄電池２０の過充電を懸念する状況でない限り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を最大に維持しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を調整する方法が、簡便かつ効果的であることがわかる。
【０２０３】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａから蓄電池１０へ押込電流値Ａｇの充電電流を供給させるとき、太陽電池パネル１から供給された電気エネルギー、すなわち太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させてもよい。
【０２０４】
具体的には、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、シャント抵抗１３ｃにより検出される充放電電流値Ｉｂｂが最大となるように、すなわち蓄電池２０が充電されているときはその充電電流が最大となるように、蓄電池２０が放電されているときはその充電電流が最小となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂを制御することで、太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって取り込ませ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ及び蓄電池２０へ出力させる。
【０２０５】
このようにして、太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーをＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させながら、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、充放電電流値Ｉｂに基づくフィードバック制御による押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させる。
【０２０６】
この状態で、太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電流量よりもＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流量の方が大きくなる。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、出力電圧を維持できなくなって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が低下する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が蓄電池２０のＯＣＶ（Open circuit voltage）を下回ると、蓄電池２０が放電を開始する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、蓄電池２０から放電された電気エネルギーに基づき、押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池２０へ供給することが可能となる。
【０２０７】
すなわち、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させることによって、太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させることができる。
【０２０８】
例えばエネルギー変換部が太陽電池である場合、充電継続時間Ｔ３の期間が曇天時や夜間のためエネルギー変換部から蓄電池１０への電気エネルギーの供給量が不足した（あるいはなくなった）ときに、蓄電池２０が蓄えた電気エネルギーを蓄電池１０に供給することによって、蓄電池２０が蓄えた自然エネルギーを殆ど無駄にすることなしに、蓄電池１０を好ましい満充電状態にすることができる。その結果、電源システム自体のサイクル寿命を向上させることができるようになる。
【０２０９】
また、蓄電池１０，２０を満充電するのに必要な電気量（満充電電気量）は、蓄電池１０を満充電するのに必要な電気量を電気量Ｅ１、蓄電池２０を満充電するのに必要な電気量を電気量Ｅ２とすると、電気量Ｅ１，Ｅ２は、下記のようにして決定することが望ましい。まず、太陽電池パネル１の設置場所の日照量の統計データを用いて、１年間の日々の日照量のうち、最小の日照量である最小日照量と、最大の日照量である最大日照量とを求める。そして、最小日照量によって、太陽電池パネル１が発電できる電気量を、予想最小変換電気量ＥＬとして求める。また、最大日照量によって太陽電池パネル１が発電できる電気量を、予想最大変換電気量ＥＵとして求める。
【０２１０】
そして、電気量Ｅ１を、最小変換電気量ＥＬとほぼ等量とする（ＥＬ≒Ｅ１）。また、蓄電池１０及び蓄電池２０を満充電するのに必要な電気量Ｅ１＋Ｅ２を、予想最大変換電気量ＥＵとほぼ等量とする（ＥＵ≒Ｅ１＋Ｅ２）。これにより、理想的な充電システムを設計することができるようになる。
【０２１１】
電源システム１００ｅは、負荷１１への電力供給を行うときは、下記のように動作する。充電制御部７ｅは、シャント抵抗１３によって検出された充放電電流値Ｉｂを監視する。そして、充放電電流値Ｉｂがマイナスの値を示すと、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２が負荷１１への電力供給のために、出力端子１０１，１０２からの電流の取り込みを開始した（負荷１１からの電力出力の要求があった）ものと判断する。
【０２１２】
そうすると、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させ、かつ、充放電電流値ＩｂがゼロになるまでＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率の上昇を指示することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流を増大させる。このようにして増大されたＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流が、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２へ出力されて、負荷１１への電力供給が行われる。
【０２１３】
なお、曇天時や夕暮れ時および夜間など、太陽電池パネル１からの出力が、負荷１１の消費電力に対して不足する状況において負荷１１に電気エネルギーを供給する場合、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、電気エネルギーを供給することが好ましい。理由は以下の通りである。図１７に示す電源システム１００ｅにおいて、蓄電池１０の休止時間Ｔ２において充電される蓄電池２０は、蓄電池１０とは異なり、精密に充電を制御される機会を持たない。従って蓄電池２０は、満充電に近い状態で蓄電池１０の休止時間Ｔ２を迎えた場合、過充電される虞がある。
【０２１４】
そこで曇天時や夕暮れ時のように太陽電池パネル１からの電気エネルギー供給量が不足した状態で負荷１１が電源システム１００ｅに電力出力を要求したときや、夜間のように太陽電池パネル１から電気エネルギーが実質的に供給されない状態で負荷１１が電源システム１００ｅに電力出力を要求したときに、まず蓄電池１０より先に蓄電池２０から負荷１１に放電する。このようにすれば、次に蓄電池１０が休止時間Ｔ２を迎えたとき（蓄電池２０が充電を開始するとき）に、蓄電池２０はＳＯＣが十分に低下しているので、蓄電池２０が過充電の虞が低減される。また、休止時間Ｔ２の間に、蓄電池２０の過充電を回避するために蓄電池２０への充電を停止しなければならなくなるおそれが低減されるので、太陽電池パネル１からの出力の一部を無駄にするおそれが低減される。
【０２１５】
具体的には、上述したように、電源システム１００ｅが負荷１１への電力供給を行うとき、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させ、かつ、充放電電流値ＩｂがゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流を制御する。
【０２１６】
この状態で、太陽電池パネル１から供給された電力（電気エネルギーの量）が、負荷１１の消費電力に満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電流量よりもＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流量の方が多くなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が低下する。
【０２１７】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が蓄電池２０のＯＣＶを下回ると、蓄電池２０が放電を開始する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、蓄電池１０を放電させることなく、まず先に蓄電池２０の放電を優先的に開始させることで、負荷１１への電力供給を行うことができる。
【０２１８】
このようにして、充電制御部７ｅは、太陽電池パネル１の発電電力が、負荷１１の消費電力に満たない場合、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、負荷１１に電気エネルギーを供給することができる。
【０２１９】
さらに、太陽電池パネル１から供給された電力と蓄電池２０の放電電力とを加えても、負荷１１の消費電力に満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧が低下する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧が蓄電池１０のＯＣＶを下回ると、蓄電池１０が放電を開始するので、太陽電池パネル１から供給された電力と、蓄電池１０，２０の放電電力とを、負荷１１の消費電力としてＤＣ／ＡＣコンバータ１２へ出力することができる。
【０２２０】
また、充電制御部７ｅは、蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂを監視し、電池電圧Ｖｂｂが放電下限電圧以下になった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させつつ、かつ、電池電圧Ｖｂｂが放電下限電圧以上に維持されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率を制御してＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流を制御する。これにより、蓄電池２０の放電が停止されるので、蓄電池２０の過放電が回避できる。
【０２２１】
また充電制御部７ｅが気象庁などの天気予報を情報として取り込み、例えば曇天の日は晴天の日と比べて比率Ｔ１／Ｔ２に達するまでの時間が長くなると予測する。そして、充電制御回路７ｅは、曇天の日は押込み充電モードの押込電流値Ａｇを晴天の日に比べて大きくするように指令し、この指令に従って、ＰＷＭ制御部５ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂに出力電圧を晴天の日に比べて小さくするように信号を送信する。そうすると、蓄電池２０へ充電される電流が、相対的に小さくなる結果、蓄電池１０へ配分される電流が相対的に大きくなる。
【０２２２】
あるいは、充電制御回路７ｅは、曇天の日は、蓄電池１０への電流を増すべくＰＷＭ制御部５ａがＤＣ／ＤＣコンバータ４ａに指令した出力電圧と同じ大きさの出力電圧をＰＷＭ制御部５ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂに指令することによって、蓄電池２０への電流を遮断しつつ蓄電池１０に供給する電流を相対的に大きくするようにすれば、天候に影響されずに一連の充電を略同一時間で終わらせることが容易となる。
【０２２３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図２２は、本発明の第６実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図２２に示す電源システム１００ｆと、図１７に示す電源システム１００ｅとでは、マイクロコンピュータ部６ｆが、電源システム１００ｃと同様の充電電気量測定部１５を備える点、及び充電制御部７ｆ（指令部）が、充電制御部７ｃと同様充電電気量の比率に基づき押込開始タイミングを判定する点が異なる。
【０２２４】
その他の構成は図１７に示す電源システム１００ｅと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０２２５】
図２３は、図２２に示す電源システム１００ｆにおいて、蓄電池１０，２０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ，Ｖｂｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図２４、図２０は、図２２に示す電源システム１００ｆの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｆが実行する。
【０２２６】
図２４に示すフローチャートは、図１３に示すフローチャートにおけるステップＳ００１，Ｓ００５，Ｓ００１ｃが、それぞれステップＳ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０１ｆに変更されている。また、図２４のステップＳ３０１，Ｓ３０１ｆの動作は、図２１に示すステップＳ３０１と同様であり、図２４のステップＳ３０２の動作は、図２１に示すステップＳ３０２と同様である。図２４のその他のステップについては、図１３に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０２２７】
以上のように、電源システム１００ｆは、ステップＳ２０１以降、ステップＳ２０４において押込開始タイミングの判定を行うまでの動作については、電源システム１００ｃと同様押込開始タイミングの判定精度を向上し、かつ電源システム１００ｅと同様、自然エネルギーに基づき得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２２８】
また、電源システム１００ｆは、電源システム１００，１００ａ，１００ｂと同様の押し込み充電を実行することで、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０２２９】
また、充電制御部７ｆは、充電制御部７と同様、図２０のステップＳ０１２以降の押し込み充電において、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａを制御することで、押し込み充電を定電流充電としてもよい。
【０２３０】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において、押込電流値Ａｇによる定電流充電を行う場合、充電制御部７ｅと同様にして、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０２３１】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａから蓄電池１０へ押込電流値Ａｇの充電電流を供給させるとき、太陽電池パネル１から供給された電気エネルギー、すなわち太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、充電制御部７ｅと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させてもよい。
【０２３２】
また、充電制御部７ｆは、充電制御部７ｂと同様、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行うようにしてもよい。
【０２３３】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電においてパルス充電を行う場合、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。
【０２３４】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとするパルス充電を行う場合、充電制御部７ｅと同様の方法によって、充電パルスの供給期間中において、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０２３５】
また、電源システム１００ｆは、電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、定電流充電の充電電流を押込電流値Ａｇとして押し込み充電を行ってもよい。また、電源システム１００ｆは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０２３６】
即ち、本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させる。
【０２３７】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給する。
【０２３８】
この構成によれば、蓄電部の端子電圧が充電停止電圧以上になったとき、自然エネルギーから変換された電気エネルギーの蓄電部への供給が停止され、蓄電部の端子電圧が充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき、前記電気エネルギーの蓄電部への供給が開始される。蓄電部への電気エネルギーの供給が停止されると、蓄電部の端子電圧が徐々に低下する。また、蓄電部への電気エネルギーの供給が開始されると、蓄電部の端子電圧が徐々に上昇する。そのため、蓄電部に電気エネルギーが供給される充電期間と蓄電部への電気エネルギーの供給が停止される休止期間とが交互に繰り返される。
【０２３９】
そして、蓄電部の充電が進むほど、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が減少する。従って、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量は、蓄電部の充電状態と相関関係がある。
【０２４０】
そこで、情報取得部が、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する。そして、指令部が、充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、供給制御部によって蓄電部へ電気エネルギーを供給させる。そうすると、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。従って、指令部が、押込開始タイミングから予め設定された充電継続時間の間、供給制御部によって蓄電部へ電気エネルギーを供給させることで、充電継続時間の充電を、ほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４１】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記充電情報として前記充電時間を用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定部によって計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることであることが好ましい。
【０２４２】
充電時間は、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量と相関関係がある。そこで、情報取得部は、各充電時間を充電情報として取得する。また、休止時間に対する、その直前に計時された充電時間の比率は、蓄電部の充電が進むほど小さくなる。そこで、休止時間に対する、その直前に計時された充電時間の比率が予め設定された判定比率以下になることを判定条件とすることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。また、充電時間と休止時間とを計時することは、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量そのものを測定するよりも容易である。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４３】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記各充電時間を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された充電時間の、その直前に前記時間測定部によって計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることとしてもよい。
【０２４４】
この構成によれば、充電時間は、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量と相関関係がある。そこで、情報取得部は、各充電時間を充電情報として取得する。また、充電時間の、その直前に計時された休止時間に対する比率は、蓄電部の充電が進むほど小さくなる。そこで、充電時間の、その直前に計時された休止時間に対する比率が予め設定された判定比率以下になることを判定条件とすることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４５】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定部であり、前記指令部は、前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることであることが好ましい。
【０２４６】
この構成によれば、情報取得部である充電電気量測定部によって、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が、充電情報として測定される。また、蓄電部の充電が進むほど、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が減少する。そこで、上述の第１充電電気量に対する、その後に測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることを判定条件として用いることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。また、自然エネルギーの変動により蓄電部に供給される電流が変動した場合であっても、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量は変動しないから、充電電気量に基づき押込開始タイミングを判定することで、押込開始タイミングの判定精度が向上する。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４７】
また、前記第１充電電気量は、前記各充電期間のうち、前記エネルギー変換部による前記電気エネルギーの供給が開始されてから最初に前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後の最初の充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量であることが好ましい。
【０２４８】
この構成によれば、エネルギー変換部による電気エネルギーの供給が開始されて、上述の休止期間と充電期間との繰り返しが開始された最初の充電期間において充電電気量測定部によって測定された充電電気量が、第１充電電気量として用いられる。そうすると、充電初期の、まだ充電電気量が減少する前の充電期間における充電電気量が第１充電電気量として用いられる結果、第１充電電気量と第２充電電気量との差が大きくなる。このように、差が大きな第１充電電気量と第２充電電気量との比率に基づき押込開始タイミングを判定することによって、押込開始タイミングの判定精度を向上することができる。
【０２４９】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２５０】
この構成によれば、自然エネルギーの変動によりエネルギー変換部から供給される電気エネルギーが変動した場合であっても、充電継続期間の間、蓄電部は定電流充電されるから、充電継続期間において蓄電部に充電される電気量は一定となる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２５１】
また、現在時刻を計時する時計部と、日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、前記エネルギー変換部は太陽電池であり、前記指令部は、前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記供給制御部から前記蓄電部へ、前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値を電流値とする充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２５２】
この構成によれば、太陽電池がエネルギー変換部として用いられるので、日没になると、太陽電池から電気エネルギーが供給されなくなる。そこで、指令部は、現在時刻から日没の時刻までの残時間が充電継続時間に満たない場合、供給制御部から蓄電部へ、残時間に対する充電継続時間の比率と押込電流値との乗算値の充電電流を供給させることによって、充電継続時間の間、押込電流値の定電流充電を行ったのと同等の電気量を、日没までに蓄電部に充電することができる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２５３】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行うことが好ましい。
【０２５４】
この構成によれば、充電継続期間の間、充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上のパルス電圧で、蓄電部へパルス状に充電電流が供給されてパルス充電が行われる。このように、充電継続期間において、蓄電部をパルス充電することで、充電継続期間における充電効率が向上する。
【０２５５】
また、現在時刻を計時する時計部と、日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、前記エネルギー変換部は太陽電池であり、前記指令部は、前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間を超える場合、前記パルス状の充電電流の電流値を予め設定された押込電流値とし、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記パルス状の充電電流の電流値を前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値とすることが好ましい。
【０２５６】
この構成によれば、太陽電池がエネルギー変換部として用いられるので、日没になると、太陽電池から電気エネルギーが供給されなくなる。そこで、指令部は、現在時刻から日没の時刻までの残時間が充電継続時間に満たない場合、供給制御部から蓄電部へ、残時間に対する充電継続時間の比率と押込電流値との乗算値の充電電流をパルス状に供給させることによって、充電継続時間の間、パルス電流の電流値を押込電流値とするパルス充電を行ったのと同等の電気量を、日没までに蓄電部に充電することができる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２５７】
また、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する補助蓄電部をさらに備え、前記供給制御部は、さらに、前記エネルギー変換部から前記蓄電部及び前記補助蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御し、前記指令部は、前記休止期間中に前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーを、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部へ供給させることが好ましい。
【０２５８】
この構成によれば、蓄電部が充電されない休止期間中にエネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、補助蓄電部に充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーが、休止期間においても無駄になることなく補助蓄電部に充電されるので、エネルギーの損失が低減する。
【０２５９】
また、前記供給制御部は、さらに、前記蓄電部及び前記補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給を制御し、前記指令部は、前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、前記負荷の消費電力に満たない場合、前記供給制御部に、前記蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給よりも前記補助蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給を優先的に実行させることが好ましい。
【０２６０】
補助蓄電部は、補助蓄電部の充電状態とは無関係に、休止期間において充電される。そのため、補助蓄電部が満充電に近い状態で休止期間になると、補助蓄電部が過充電されるおそれがある。この構成によれば、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが負荷の消費電力に満たない場合、蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給よりも補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給が優先的に実行されるので、補助蓄電部は、蓄電部よりも放電機会が多くなる。そのため、補助蓄電部が満充電に近い状態まで充電されるおそれが減少する結果、補助蓄電部が過充電されるおそれが低減される。
【０２６１】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２６２】
この構成によれば、自然エネルギーの変動によりエネルギー変換部から供給される電気エネルギーが変動した場合であっても、充電継続期間の間、蓄電部は定電流充電されるから、充電継続期間において蓄電部に充電される電気量は一定となる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２６３】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させることが好ましい。
【０２６４】
この構成によれば、充電継続期間において、蓄電部へ押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを超える電気エネルギーが、エネルギー変換部から供給された場合であっても、余剰の電気エネルギーが無駄になることなく補助蓄電部へ充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２６５】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行うことが好ましい。
【０２６６】
この構成によれば、充電継続期間の間、充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上のパルス電圧で、蓄電部へ押込電流値のパルス電流が供給されてパルス充電が行われる。このように、充電継続期間において、蓄電部をパルス充電することで、充電継続期間における充電効率が向上する。
【０２６７】
また、前記指令部は、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させることが好ましい。
【０２６８】
この構成によれば、蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、蓄電部へ押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを超える電気エネルギーが、エネルギー変換部から供給された場合であっても、余剰の電気エネルギーが無駄になることなく補助蓄電部へ充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２６９】
また、前記指令部は、前記充電継続期間において前記供給制御部から前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるとき、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーが前記押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記蓄電部へ供給させることが好ましい。
【０２７０】
充電継続期間において、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、充電電気量が不足して蓄電部の充電精度が低下するおそれがある。この構成によれば、充電継続期間において、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを蓄電部へ供給することによって、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーの不足を補うことができるので、蓄電部の充電精度を向上することが可能となる。
【０２７１】
また、前記エネルギー変換部は太陽電池であることが好ましい。
【０２７２】
太陽電池は、自然エネルギーである太陽光を電気エネルギーに変換するエネルギー変換部として好適である。
【０２７３】
また、前記蓄電池は鉛蓄電池であることが好ましい。
【０２７４】
鉛蓄電池は、充電が進むほど、前記充電期間において充電される充電電気量が減少する傾向が顕著である。そのため、鉛蓄電池は、前記蓄電池として好適である。
【０２７５】
また、前記充電継続時間は、０．１時間以上４時間以下の時間であることが好ましい。
【０２７６】
充電継続時間を、０．１時間以上４時間以下とすると、鉛蓄電池のサルフェーションを解消しつつ、過度の過充電を生じるおそれが低減される。
【０２７７】
また、前記蓄電池は鉛蓄電池であり、前記押込電流値は、１００時間率以上１０時間率以下の電流値であることが好ましい。
【０２７８】
押込電流値を１００時間率以上１０時間率以下とすると、鉛蓄電池のサルフェーションを解消しつつ、鉛蓄電池の電解液が電気分解されてガスとして散逸して減少するおそれが低減される。
【０２７９】
この出願は、２００９年１２月３日に出願された日本国特許出願特願２００９−２７５１１９号、２００９年１２月１１日に出願された日本国特許出願特願２００９−２８１２６４号、２０１０年１月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１０−００８７６１、２０１０年１月２０日に出願された日本国特許出願特願２０１０−００９７７８及び特願２０１０−００９７７９、及び２０１０年２月３日に出願された日本国特許出願特願２０１０−０２１７６６号を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０２８０】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２８１】
本発明を利用した電源システムおよび蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーの有効利用、特に自然エネルギーを活用した独立電源の汎用化において、非常に有用であるといえる。
【図１】
2011067900.tif 000003
【図２】
2011067900.tif 000004
【図３】
2011067900.tif 000005
【図４】
2011067900.tif 000006
【図５】
2011067900.tif 000007
【図６】
2011067900.tif 000008
【図７】
2011067900.tif 000009
【図８】
2011067900.tif 000010
【図９】
2011067900.tif 000011
【図１０】
2011067900.tif 000012
【図１１】
2011067900.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2011067900.tif 000015
【図１４】
2011067900.tif 000016
【図１５】
2011067900.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2011067900.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2011067900.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月25日(2011.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、
前記指令部は、
前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、
前記情報取得部は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、
前記指令部は、
前記充電情報として前記充電時間を用い、
前記判定条件は、
前記時間測定部によって計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定部によって計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることである電源システム。
【請求項２】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、
前記指令部は、
前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、
前記情報取得部は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、
前記指令部は、
前記各充電時間を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記時間測定部によって計時された充電時間の、その直前に前記時間測定部によって計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることである請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、
前記指令部は、
前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、
前記情報取得部は、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定部であり、
前記指令部は、
前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることである電源システム。
【請求項４】
前記第１充電電気量は、
前記各充電期間のうち、前記エネルギー変換部による前記電気エネルギーの供給が開始されてから最初に前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後の最初の充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である請求項３記載の電源システム。
【請求項５】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項６】
現在時刻を計時する時計部と、
日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、
前記エネルギー変換部は太陽電池であり、
前記指令部は、
前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記供給制御部から前記蓄電部へ、前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値を電流値とする充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項８】
現在時刻を計時する時計部と、
日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、
前記エネルギー変換部は太陽電池であり、
前記指令部は、
前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間を超える場合、前記パルス状の充電電流の電流値を予め設定された押込電流値とし、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記パルス状の充電電流の電流値を前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値とする請求項７に記載の電源システム。
【請求項９】
前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する補助蓄電部をさらに備え、
前記供給制御部は、さらに、
前記エネルギー変換部から前記蓄電部及び前記補助蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御し、
前記指令部は、
前記休止期間中に前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーを、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部へ供給させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記供給制御部は、さらに、
前記蓄電部及び前記補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給を制御し、
前記指令部は、
前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、前記負荷の消費電力に満たない場合、前記供給制御部に、前記蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給よりも前記補助蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給を優先的に実行させる請求項９記載の電源システム。
【請求項１１】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行う請求項９又は１０に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させる請求項１１記載の電源システム。
【請求項１３】
前記指令部は、
前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行う請求項９又は１０に記載の電源システム。
【請求項１４】
前記指令部は、
前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させる請求項１３記載の電源システム。
【請求項１５】
前記指令部は、
前記充電継続期間において前記供給制御部から前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるとき、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーが前記押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記蓄電部へ供給させる請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１６】
前記エネルギー変換部は太陽電池である請求項１〜５、及び７〜１５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１７】
前記蓄電池は鉛蓄電池である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１８】
前記充電継続時間は、０．１時間以上４時間以下の時間である請求項１７記載の電源システム。
【請求項１９】
前記蓄電池は鉛蓄電池であり、
前記押込電流値は、１００時間率以上１０時間率以下の電流値である請求項５、６、８、１１〜１５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項２０】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、
蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、
前記指令工程において、
前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、
前記情報取得工程は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定工程であり、
前記指令工程において、
前記充電情報として前記充電時間を用い、
前記判定条件は、
前記時間測定工程において計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定工程部において計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることである蓄電池の充電制御方法。
【請求項２１】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、
蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、
前記指令工程において、
前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、
前記情報取得工程は、
前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定工程であり、
前記指令工程において、
前記各充電時間を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記時間測定工程において計時された充電時間の、その直前に前記時間測定工程において計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることである蓄電池の充電制御方法。
【請求項２２】
自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、
蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、
前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、
前記指令工程において、
前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、
前記情報取得工程は、
前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定工程であり、
前記指令工程において、
前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、
前記判定条件は、
前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記電気エネルギーの供給が前記指令工程によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定工程において測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定工程によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることである蓄電池の充電制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギーから変換された電気エネルギーを利用する電源システムおよび蓄電池の充電制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電部を構成する蓄電池は、種類に応じて、過充電により構成要素（正極、負極、セパレータ、電解液など）を劣化させないように、充電時に充電を停止させる充電停止電圧を設定する。ところで自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、自然環境の変化（太陽光発電なら日照量の変動）によって蓄電池に供給される電流値は著しく変動する。一般に蓄電池は電流値を小さくして充電する方が充電効率（実際に蓄電池に充電された電気量／蓄電池に供給した電気量）が高い。従って、自然エネルギーを蓄電池に供給して充電する場合、電池電圧が充電停止電圧に達しても、充電の都度、充電電流が異なるので、実際に蓄電池に充電された電気量は等量にならない。
【０００３】
そこで、特許文献１には、マイクロコンピュータ等により蓄電池の充放電電気量を積算することによって、蓄電池の蓄電電気量を計測する技術が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、太陽電池の出力により蓄電池を充電する場合に、蓄電池の電池電圧が一定値以上になった場合に充電回路を開放し、電池電圧がある値以下に低下すると再度充電回路を閉じて再充電することによって、充電の停止と再充電とを繰返すことが記載されている。そして、太陽電池により得られる蓄電池の充電電流が設定電流値以下の場合は、電池電圧が一定値以上に上昇しても充電回路を開放しないで充電を継続することによって、充電不足となることを防止する技術が記載されている。また、設定電流値以下の微小な充電電流による充電を継続することによって、大電流による顕著な過充電によって生じる蓄電池の劣化、例えば電解液が分解することによって電解液が減少することによる劣化を避けられると推測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１０３６２７号公報
【特許文献２】特開２００２−３１５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、蓄電池の充放電電気量を積算することによって蓄電池の蓄電電気量を計測し、このようにして求めた蓄電電池量が蓄電池の満充電電気量になるまで充電する方法では、充放電電気量の積算誤差が累積して蓄電電池量の計測誤差が増大するおそれがある。また、インパルスノイズ等により充放電電気量を積算するマイクロコンピュータが誤作動した場合に充放電電気量の積算値がリセットされるおそれがある。この場合、蓄電電気量の計測値が実際の状態と全く違った値となるおそれもある。そのため、蓄電池を満充電にする充電精度が低下する。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術のように、太陽電池から得られる蓄電池の充電電流が設定電流値以下の場合に充電を継続することによって充電不足となることを防止する技術では、満充電になる前に日没になると、太陽電池の出力がなくなって充電できなくなるから、蓄電池を満充電にする充電精度が低下する。また、日没になって太陽電池の出力が低下することによって充電電流が設定電流値以下になると、その後に充電の停止と再充電との繰り返しを止めて、充電を連続して継続することによって充電不足を解消しようとしても、日没によって充電に必要な発電量が得られなくなる結果、蓄電池を満充電にする充電精度が低下するおそれもある。
【０００８】
本発明の目的は、蓄電池の充電精度を向上することが容易な電源システムおよび蓄電池の充電制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記充電情報として前記充電時間を用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定部によって計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【００１０】
また、本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記各充電時間を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された充電時間の、その直前に前記時間測定部によって計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【００１１】
また、本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させ、前記情報取得部は、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定部であり、前記指令部は、前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【００１２】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、前記情報取得工程は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定工程であり、前記指令工程において、前記充電情報として前記充電時間を用い、前記判定条件は、前記時間測定工程において計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定工程部において計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【００１３】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、前記情報取得工程は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定工程であり、前記指令工程において、前記各充電時間を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記時間測定工程において計時された充電時間の、その直前に前記時間測定工程において計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【００１４】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給し、前記情報取得工程は、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定工程であり、前記指令工程において、前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記電気エネルギーの供給が前記指令工程によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定工程において測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定工程によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図３】図１、図７に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１、図１１に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１に示す電源システムの変形例を示すブロック図である。
【図６】図３に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図９】図７、図１４に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１２】図７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１３】図１１に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１６】図１４に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図１９】図１７に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１７、図２０に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図１９に示すフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明の第６実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。
【図２３】図２２に示す電源システムにおいて、蓄電池を充電する場合の充放電曲線の一例を示す説明図である。
【図２４】図２２に示す電源システムにより実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
太陽電池や風力発電などの自然エネルギーを電気エネルギーに変換して少なくともその一部を蓄電池に一旦充電し、負荷に供給する電源システムが知られている。このような電源システムは、水力発電や火力発電などのような、大規模な電気エネルギーの供給源を持ち得ない、離島などの独立電源として大いに期待されている。
【００１８】
しかしながら上述した自然エネルギーは、自然環境の周期的あるいは予期せぬ変動に伴って、変動する。そのため、自然エネルギーから安定して電気エネルギーを供給できないという課題を有する。以降、自然エネルギーを電気エネルギーに変換する電源システムの一例として、説明の容易さの観点から、太陽電池を用いて自然エネルギー（太陽光）を電気エネルギーに変換して利用する電源システムについて述べる。
【００１９】
太陽電池の場合、曇天、雨天、日の出あるいは日没など日照量が減少する時間帯では、晴天の昼間に比べて発電量が著しく低下する。蓄電システムがこのような自然環境の変動に追従できない構成であると、様々な不具合が生じ得る。例えば太陽光発電による発電電気量が蓄電池の公称容量に対して著しく小さいと、蓄電池に十分に充電できない。そのため、蓄電池から負荷に十分な電気エネルギーを供給することができない。また、充電により蓄電池に蓄えられる電気量が少ないために、蓄電池が過放電状態になり易い。そのため、蓄電池が過放電状態で放置される期間が長くなって劣化が進む虞がある。逆に太陽光発電による発電電気量が蓄電池の公称容量に対して著しく大きいと、蓄電池が過充電されて劣化する虞がある。
【００２０】
そこで、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電と蓄電池を組合せた電源システムに、自然エネルギーの変動を考慮した様々な方法を導入し、蓄電池の充電を制御することが望ましい。
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムの一例を示すブロック図である。図１では、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部として、太陽電池パネル１を用いる例を示している。またエネルギー変換部から供給される電気エネルギーを充電し、負荷に放電供給する蓄電部として、蓄電池１０を用いる例を示している。
【００２３】
図１に示す電源システム１００は、太陽電池パネル１、逆流防止用のダイオード２、制御部３、蓄電池１０、シャント抵抗１３、総電圧計測端子１４、及び出力端子１０１，１０２を備えている。また、制御部３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部５と、マイクロコンピュータ部６とを備えている。マイクロコンピュータ部６は、充電制御部７、タイマー８、及びＡ／Ｄコンバータ９を備えて構成されている。
【００２４】
太陽電池パネル１の高電位側出力端子は、ダイオード２のアノードに接続されている。ダイオード２のカソードはＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側入力端子に接続されている。また、太陽電池パネル１の低電位側出力端子は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の低電位側入力端子に接続されている。これにより、太陽電池パネル１の発電電力が、ダイオード２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側出力端子は、シャント抵抗１３を介して蓄電池１０の正極端子に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高電位側出力端子とシャント抵抗１３との接続点は、出力端子１０１に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の低電位側出力端子は、蓄電池１０の負極端子と出力端子１０２とに接続されている。
【００２６】
出力端子１０１，１０２には、例えばＤＣ／ＡＣコンバータ１２の入力端子が接続されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２の出力端子には、負荷１１が接続されている。これにより、出力端子１０１，１０２から出力された直流電圧が、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２によって交流電圧に変換されて、負荷１１へ供給される。なお、負荷１１が直流負荷である場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２を備えず、出力端子１０１，１０２に直接負荷１１が接続されてもよく、あるいはＤＣ／ＡＣコンバータ１２の代わりにＤＣ／ＤＣコンバータが用いられてもよい。
【００２７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ制御部５から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の入出力間の電圧の昇圧率（出力電圧／入力電圧）が変化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が増大すると、昇圧率を増大させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を上昇させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が上昇すると、蓄電池１０へ供給される電流が増大する。
【００２８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が減少すると、昇圧率を低下させることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧を低下させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧が低下すると、蓄電池１０へ供給される電流が減少する。
【００２９】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、例えばＰＷＭ信号のデューティ比がゼロになると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流供給を遮断する。
【００３０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の負荷電流が大きいときは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を増減する動作を行っても、実際の出力電圧としてその昇圧率に応じた電圧が得られない場合がある。このような場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を増大させる動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流を増大させる動作となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が昇圧率を低下させる動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電流を減少させる動作となる。
【００３１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、供給制御部の一例に相当している。なお、以下の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４、及び後述するＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、エネルギーの変換損失が生じないものとしている。
【００３２】
ＰＷＭ制御部５は、例えば論理回路やパルス生成回路等を用いて構成されている。そして、ＰＷＭ制御部５は、マイクロコンピュータ部６から出力された制御信号に応じて、周期的なパルス信号であるＰＷＭ信号を生成し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。
【００３３】
ＰＷＭ制御部５は、例えば、マイクロコンピュータ部６から昇圧率の増大を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比を増大させ、マイクロコンピュータ部６から昇圧率の減少を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比を減少させる。また、ＰＷＭ制御部５は、マイクロコンピュータ部６から充電停止を指示する制御信号が出力されたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比をゼロにし、すなわちＰＷＭ信号としてローレベルの信号を出力する。
【００３４】
なお、必ずしもＰＷＭ制御部５を備える必要はなく、マイクロコンピュータ部６から出力された制御信号に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作が制御できればよい。
【００３５】
蓄電池１０は、例えば、複数の鉛蓄電池が直列に接続されて構成されている。なお、蓄電池１０は、複数の鉛蓄電池が直列に接続される例に限られない。例えば、蓄電池１０は、複数の鉛蓄電池が並列に接続されたものであってもよく、直列と並列とが組み合わされて複数の鉛蓄電池が接続されたものであってもよい。また、蓄電池１０は、鉛蓄電池一つで構成されていてもよい。
【００３６】
総電圧計測端子１４は、蓄電池１０の両端子間の電圧を、電池電圧Ｖｂとしてマイクロコンピュータ部６へ出力する。
【００３７】
マイクロコンピュータ部６は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、所定の制御プログラムやデータを記憶する不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、タイマー８、Ａ／Ｄコンバータ９、及びこれらの周辺回路等を備えて構成されている。
【００３８】
そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することによって、充電制御部７として機能する。充電制御部７は、指令部の一例に相当している。タイマー８は、情報取得部、及び時間測定部の一例に相当している。
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ９は、シャント抵抗１３の両端間の電圧をデジタル値に変換する。そして、Ａ／Ｄコンバータ９は、そのデジタル値を、太陽電池パネル１から蓄電池１０に供給される充電電流値、および蓄電池１０から負荷１１に供給される放電電流値である充放電電流値Ｉｂを示すデータとして充電制御部７へ出力する。充放電電流値Ｉｂは、例えば、蓄電池１０の充電電流をプラスの符号で、蓄電池１０の放電電流をマイナスの符号で表すようになっている。
【００４０】
また、Ａ／Ｄコンバータ９は、総電圧計測端子１４から出力された電池電圧Ｖｂをデジタル値に変換する。そしてＡ／Ｄコンバータ９は、そのデジタル値を、電池電圧Ｖｂを示すデータとして充電制御部７へ出力する。
【００４１】
ＲＯＭには、例えば充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２とが予め記憶されている。鉛蓄電池は、充電電圧によって、充電効率が変化する。そこで、充電停止電圧Ｖ１は、蓄電池１０にとって、高い充電効率が得られる充電電圧が設定されている。
【００４２】
また、蓄電池１０は、充電されると電極活物質の周辺に硫酸が生成される。そして、充電が停止すると、電極活物質の周辺に生成された硫酸が拡散する。この硫酸の拡散に伴い、電池電圧Ｖｂがゆっくり低下する。蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１まで充電された後、充電が停止されて電池電圧Ｖｂが低下し、ほぼ安定状態となったときの電池電圧Ｖｂが、例えば実験的に求められて、充電開始電圧Ｖ２として設定されている。
【００４３】
例えば、蓄電池１０の公称電圧が１２Ｖの場合、充電停止電圧Ｖ１として１５Ｖ程度、充電開始電圧Ｖ２として１３Ｖ〜１４Ｖ程度の電圧が、好適である。
【００４４】
充電制御部７は、太陽電池パネル１から電気エネルギーが供給される（充電期間に入る）ことで上昇する電池電圧Ｖｂを示す電圧データを継続して受信する。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。
【００４５】
ＰＷＭ制御部５は充電停止を指示する制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比をゼロにしてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの電流が遮断され、休止期間となる。休止期間中も、充電制御部７は電池電圧Ｖｂを示す電圧データを継続して受信している。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号を送信する。
【００４６】
ＰＷＭ制御部５は、昇圧率の増大を指示する制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を大きくしてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、再び太陽電池パネル１からの電流が蓄電池１０に供給される（充電期間となる）。このように蓄電池１０は、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との間で、充電（充電期間）と充電の休止（休止期間）とを繰り返すことになる。
【００４７】
一方でタイマー８は、充電期間の時間（充電時間Ｔ１）と、直後の休止期間の時間（休止時間Ｔ２）とを繰り返し測定し、充電制御部７に時間データとして送信している。充電制御部７では、この時間データから充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２を繰り返し計算する。
【００４８】
図２は、図１に示す電源システム１００において、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。充電期間の時間（充電時間Ｔ１）と直後の休止期間の時間（休止時間Ｔ２）を括って１つの周期とした場合、周期を繰り返すごとに、充電時間Ｔ１は徐々に短くなり、休止時間Ｔ２は徐々に長くなる。例えば初期の周期においては、充電時間Ｔ１は休止時間Ｔ２より長い（Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ１／Ｔ２＞１）が、中期から末期の周期に至るまで充電が進行すれば、充電時間Ｔ１は休止時間Ｔ２より短くなる（Ｔ１＜Ｔ２、Ｔ１／Ｔ２＜１）。したがって充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２は徐々に小さくなる。
【００４９】
充電時間Ｔ１、及び休止時間Ｔ２は、おおよそ、数秒から最大１分程度の時間となる。
【００５０】
比率Ｔ１／Ｔ２が大きい初期の周期における充電では、蓄電池１０は短時間で充電停止電圧Ｖ１を迎える。しかしながら、中期から末期の周期に至るまで充電が進行すれば、休止時間Ｔ２の割合が高くなるため、１周期の間に充電される電気量が減少する。すなわち、充電末期に近づくほど、１周期の間の平均充電電気量、すなわち単位時間当たりの充電電気量が減少し、充電の効率が低下する。
【００５１】
充電制御部７は、比率Ｔ１／Ｔ２が所定の判定比率Ｒｊ以下になった直後の充電において電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１になる押込開始タイミングになっても、ＰＷＭ制御部５に対して、太陽電池パネル１からの電流の遮断を指示する制御信号を送信しない。このとき、充電制御部７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの電流を蓄電池１０に供給させる。以下、押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３が経過するまで実行される充電を、押し込み充電と称する。
【００５２】
タイマー８は、押込開始タイミングからの経過時間を計時時間ｔとして計時する。そして、タイマー８の計時時間ｔが充電継続時間Ｔ３になると、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して、太陽電池パネル１からの電流の遮断を指示する制御信号を送信し、一連の充電が終了する。
【００５３】
なお判定比率Ｒｊは適宜設定できるが、一連の充電が終了するまでの単位時間当たりの充電電気量を増大させる観点、及び実際に蓄電池１０に充電される電気量の均一性とを両立させる観点から、０．１≦Ｒｊ≦１０であることが望ましい。
【００５４】
また、比率Ｔ１／Ｔ２が１を下回ると、１周期内における充電時間Ｔ１が休止時間Ｔ２より短くなり、単位時間当たりの充電の効率が低下する。そこで、判定比率Ｒｊは、例えば１に設定されている。これにより、比率Ｔ１／Ｔ２が１以下になると、押込み充電に移行するので、休止時間Ｔ２の増大による充電の効率低下が低減される。
【００５５】
なお、押し込み充電モード（充電継続期間）において、充電制御部７がフィードバック制御によって、定電流充電を行う例を示したが、定電流回路を用いて押込電流値Ａｇを蓄電池１０へ供給させるようにしてもよい。
【００５６】
また、供給制御部としてＤＣ／ＤＣコンバータ４を用いる例を示したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４及びＰＷＭ制御部５を用いず、供給制御部としてＤＣ／ＤＣコンバータ４の代わりにソリッドステートリレー等のスイッチング素子を用いてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ４の代わりに、シャント抵抗１３と出力端子１０１との接続点と、ダイオード２のカソードとの間にスイッチング素子を接続する。そして、充電制御部７は、充電期間はこのスイッチング素子をオンし、休止期間はこのスイッチング素子をオフし、充電継続期間はこのスイッチング素子をオンするようにしてもよい。
【００５７】
図１において、蓄電部である蓄電池１０は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池などであっても良いが、鉛蓄電池であるのがより好ましい。鉛蓄電池では、いわゆるサルフェーションと呼ばれる現象によって、正極および負極で生成された放電生成物（硫酸鉛）が不動化（固着化）しやすい。そのため、放電生成物（硫酸鉛）の不動化（固着化）が進む前に、このような放電生成物の蓄積を解消することが望ましい。
【００５８】
図１に示す電源システム１００によれば、蓄電池１０が所定量の充電電気量を受け入れた（比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になった）後も充電継続時間Ｔ３に達するまで押込み充電を行うことによって、放電生成物の蓄積を解消することが可能となる。
【００５９】
特に蓄電池１０が、複数の鉛蓄電池によって構成されている場合、押込み充電を行わないと、実際に充電された電気量が個々の鉛蓄電池の間でばらつく現象が解消できず、結果として蓄電池１０のサイクル寿命特性が低下するおそれがある。しかしながら、図１に示す電源システム１００によれば、押込み充電を行うことによって、個々の鉛蓄電池の間での実際に充電された電気量のばらつきが低減される。
【００６０】
図３、図４は、図１に示す電源システム１００により実行される蓄電池の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。以下、図１に示す電源システム１００の構成と照合しつつ、図３のフローチャートについて詳述する。なお、以下のフローチャートにおいて、同一のステップ番号が付されたステップは、同一の動作を行うことを示している。
【００６１】
例えば、日が昇るなどして太陽電池パネル１が発電を開始すると、ステップＳ００１において、充電制御部７が、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号を送信し、蓄電池１０の充電を開始する。そうすると、ＰＷＭ制御部５は、ＰＷＭ信号のデューティ比を増大して、例えばデューティ比を１００％にして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１から蓄電池１０への電気エネルギーの供給（充電）が開始される。そうすると、充電に伴い電池電圧Ｖｂが上昇する。
【００６２】
なお、充電制御部７及びＰＷＭ制御部５は、ステップＳ００１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の性能上可能な限り、太陽電池パネル１によって発電された電力の１００％に近い電力がＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力されるように、すなわち太陽電池パネル１によって発電された電力のすべてがＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御する。ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％にすることは、このような制御の例示である。充電制御部７は、例えば充放電電流値Ｉｂを監視して、最大の充放電電流値Ｉｂが得られるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を制御することで太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力させるようにしてもよい。あるいは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が実行可能な最大の昇圧率を指示することによって、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４から出力させるようにしてもよい。
【００６３】
そして、タイマー８によって、充電時間Ｔ１を計時するべく、充電開始からの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ００２）。
【００６４】
次に、ステップＳ００３において、充電制御部７は、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上（Ｖｂ≧Ｖ１）になったか否かを判断する。Ｖｂ＜Ｖ１の場合（ステップＳ００３でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００２に戻って蓄電池１０の充電と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、Ｖｂ≧Ｖ１の場合（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７は、Ｖｂ≧Ｖ１となったときのタイマー８の計時時間ｔを、充電時間Ｔ１とする（ステップＳ００４）。
【００６５】
次に、充電制御部７は、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。そして、ＰＷＭ制御部５によって、ＰＷＭ信号が、デューティ比がゼロにされてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。そうすると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流が遮断されて充電が休止する（ステップＳ００５）。
【００６６】
そして、タイマー８によって、休止時間Ｔ２を計時するべく、充電休止からの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ００６）。
【００６７】
また、蓄電池１０の充電が休止すると、充電によって蓄電池１０の電極付近に生成された硫酸が蓄電池１０の電解液中を拡散していく。この硫酸の拡散に応じて、電池電圧Ｖｂが徐々に低下する。
【００６８】
次に、充電制御部７は、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、充電休止中の蓄電池１０の電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ２に達したか否か（Ｖｂ≦Ｖ２か否か）を判断する（ステップＳ００７）。Ｖｂ＞Ｖ２の場合（ステップＳ００７でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００６に戻って充電休止と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、Ｖｂ≦Ｖ２の場合（ステップＳ００７でＹＥＳ）、充電制御部７は、Ｖｂ≦Ｖ２となったときのタイマー８の計時時間ｔを、休止時間Ｔ２とする（ステップＳ００８）。
【００６９】
次に、充電制御部７は、充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊに達したか否か（Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊか否か）を判断する（ステップＳ００９）。Ｔ１／Ｔ２＞Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ００１に戻ってステップＳ００１〜Ｓ００９を繰り返す。一方、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７は、ステップＳ０１０に移行する。
【００７０】
以上、ステップＳ００１〜Ｓ００９の動作により、図２に示すように、充電の初期、中期、及び末期において、パルス状の充電電流が蓄電池１０に供給されて、蓄電池１０が充電される。
【００７１】
図４に示すステップＳ０１０，Ｓ０１１の動作はステップＳ００１，Ｓ００３の動作と同一であるのでその説明を省略する。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上（Ｖｂ≧Ｖ１）になったとき、すなわち押込開始タイミングになったとき、（ステップＳ０１１でＹＥＳ）、充電制御部７は、押込み充電を開始する（ステップＳ０１２）。一例として、ステップＳ０１２ではステップＳ０１０（Ｓ００１）と同一の動作を行う。
【００７２】
そして、タイマー８によって、押込開始タイミングからの経過時間が計時時間ｔとして計時される（ステップＳ０１３）。
【００７３】
そして充電制御部７は、タイマー８の計時時間ｔが、押込み充電の終了を示す充電継続時間Ｔ３に達したか否か（ｔ≧Ｔ３か否か）を判断する（ステップＳ０１４）。ｔ＜Ｔ３の場合（ステップＳ０１４でＮＯ）、充電制御部７は、ステップＳ０１３に戻って押込み充電と計時時間ｔの計時とを継続する。一方、充電制御部７は、ｔ≧Ｔ３の場合（ステップＳ０１４でＹＥＳ）はステップＳ０１５に移行し、一連の充電を終える。
【００７４】
鉛蓄電池には、正極および負極に、放電反応生成物として、結晶化の程度が進んだ硫酸鉛が蓄積して充電されにくくなるサルフェーションと呼ばれる現象がある。ステップＳ０１２〜Ｓ０１５の押し込み充電によれば、鉛蓄電池のサルフェーションを解消することが可能となる。
【００７５】
ところで、電源システム１００と異なり、一定の充電電圧を印加する定電圧充電で蓄電池１０を充電した場合、電極付近で硫酸が常時生成されるため、電極付近の硫酸が拡散されずに電極付近の硫酸濃度が上昇したままとなる。そのため、電解液中のイオンの移動に起因するインピーダンスが上昇し、充電電流が減少する。そして充電電流が減少すると、充電時間が長くなる。
【００７６】
一方、電源システム１００のように、パルス状の充電電流によって蓄電池１０を充電すると、休止時間Ｔ２の間に、蓄電池１０の電解液中ではイオンの移動が十分になされるので、充電期間に生成された硫酸が、休止期間に拡散して電極付近の硫酸濃度が低下する。これにより、電解液中の硫酸の濃度分布などインピーダンスを上昇させる要因を除去できるので、充電反応がスムーズになる。このことにより、比較的大きな電流で充電することが可能となる。
【００７７】
従って、ステップＳ００１〜Ｓ００９によりパルス状の充電電流を蓄電池１０に供給することで、トータルの充電効率が定電圧充電により蓄電池１０を充電した場合よりも向上する。そして、充電効率が向上すれば、充電時間を短縮することが容易となる。このような効果を得るためには、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）を、蓄電池１０の公称電圧の１〜１０％の範囲とすることが望ましい。
【００７８】
また、充電停止電圧Ｖ１及び充電開始電圧Ｖ２を適宜設定することによって、比較的大きな電流値でパルス的に充電を繰り返すことができるので、上述した定電圧充電よりも短時間で所定量の充電を行うことが可能となる。したがって、充電継続時間Ｔ３の設定が適切であれば、自然環境が著しい変化（一例として日没）を示す前に、速やかに蓄電池を完全充電することが容易となる。
【００７９】
また、図２に示すように、充電を開始した後に蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達することで充電を停止し、休止中に蓄電池１０が充電開始電圧Ｖ２に達することで充電の休止を取りやめる（次の充電を開始する）までを１つの周期とした場合、実際に蓄電池１０に充電される電気量は周期を重ねるごとに小さくなる。具体的には、充電時間Ｔ１は徐々に短くなり、休止時間Ｔ２との比率Ｔ１／Ｔ２は徐々に小さくなる。
【００８０】
電源システム１００はこの現象を利用したものであって、比Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になったとき（ステップＳ００９でＹＥＳ）に、実際に蓄電池１０に所定の電気量が蓄電されたと判断する。そして、この所定の電気量が充電された状態を基準に、さらに直後の充電において蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達しても、蓄電池１０の蓄電量が所定量になってからの充電時間が充電継続時間Ｔ３に達するまで電気エネルギーの供給を続けることによって、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【００８１】
さらに自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、充電電流が自然環境の変化に伴い変動するため、電流量が一定である商用電源を用いた従来のパルス充電よりも、蓄電池１０に供給した電気量を積算して正確に把握することが難しい。然るに電源システム１００では、比率Ｔ１／Ｔ２が充電に伴い減少すること、および比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊになったときの実際に蓄電池１０に充電された積算電気量が所定量（概ね同一）であることを利用することによって、充電電流が自然環境の変化に伴い変動した場合であっても、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を、概ね揃えることができる。そして、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を概ね揃えることができれば、押し込み充電終了後の最終的な蓄電池１０の充電状態も概ね揃えることができ、すなわち蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【００８２】
ここで、ステップＳ０１２において、ステップＳ０１０で開始された充電をそのまま継続することで、押し込み充電の動作を、上述のようにステップＳ００１やステップＳ０１０で開始される充電と同一の動作にしてもよい。
【００８３】
しかしながら、押し込み充電として、以下のように定電流充電を実行することで、押込み充電の電流値を自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に委ねず一定値にできる。これにより、押込み充電で充電される電気量である過充電電気量の変動による所望状態からのズレが生じるおそれ、すなわち、過充電の不足により完全充電に僅かに届かないことや、過剰な過充電により蓄電池を僅かながら劣化させるおそれが低減できる。
【００８４】
具体的には、押込み充電におけるより好ましい態様は、以下の通りである。ステップＳ０１２から開始される押し込み充電において、充電制御部７は、充放電電流値Ｉｂに基づきフィードバック制御を行うことによって、太陽電池パネル１から蓄電池１０に供給される充電電流の電流値が一定の押込電流値Ａｇとなるように、ＰＷＭ制御部５に対して制御信号を送信する。ＰＷＭ制御部５はこの制御信号を受信すると、スイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を調整してＤＣ／ＤＣコンバータ４に出力し、太陽電池パネル１からの電流を押込電流値Ａｇに調整して蓄電池１０に供給する。
【００８５】
具体的には、充電制御部７は、押込み充電として、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇを超えると昇圧率の減少を指示する制御信号をＰＷＭ制御部５へ送信し、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇを下回ると昇圧率の増大を指示する制御信号をＰＷＭ制御部５へ送信することで、フィードバック制御による定電流充電を実行する。
【００８６】
押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３の間、押込電流値Ａｇの定電流充電を行うことで、蓄電池１０の劣化を招くことなく蓄電池１０を充分に満充電にできるような電流値が、例えば予め実験的に求められて、押込電流値Ａｇとして設定されている。
【００８７】
図１において、エネルギー変換部として太陽電池パネル１を挙げたが、風力発電、潮力発電など、自然エネルギーを電気エネルギーに変換し得る他の構成を採ることもできる。但し太陽電池パネル１の方が、自然環境の変化を予測して充電システムに反映させやすいという利点がある。具体的には、蓄電池１０を昼間に集中的に充電させる（夜間のみに放電させる）仕様を採ることができれば、充電中に不定期に放電されて比率Ｔ１／Ｔ２の把握が困難になるという懸念はなくなる。
【００８８】
また充電制御部７が気象庁などの天気予報を情報として取り込み、例えば曇天の日は晴天の日と比べて比率Ｔ１／Ｔ２に達するまでの時間が長くなると予測して、押込み充電においてスイッチング用のＰＷＭ信号のデューティ比を晴天に日に比べて大きくなるようにＰＷＭ制御部５に対して制御信号を送信し、押込電流値Ａｇを晴天の日より大きくして充電継続時間Ｔ３を短くする（過充電電気量は一定にしつつ短時間で過充電を終わらせる）ようにすれば、天候に影響されずに一連の充電を略同一時間で終わらせることができる。
【００８９】
具体的には、例えば図５に示す電源システム１００ａのようにすることができる。図５に示す電源システム１００ａは、電源システム１００におけるマイクロコンピュータ部６の代わりに、マイクロコンピュータ部６ａを備える。
【００９０】
マイクロコンピュータ部６ａは、充電制御部７ａ（指令部）、タイマー８、Ａ／Ｄコンバータ９、時計部２１、及び記憶部２２を備えて構成されている。
【００９１】
時計部２１は、現在時刻を計時する時計回路である。時計部２１としては、いわゆるＲＴＣ（Real Time Clock）を用いることができる。
【００９２】
記憶部２２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性記憶素子を用いて構成されている。そして、記憶部２２には、日没の時刻が記憶されている。日没の時刻としては、例えば１年間の日没時刻の平均が予め記憶部２２に記憶されていてもよく、ユーザが図略の操作部を用いて日没時刻を入力することで、日没時刻を記憶部２２に記憶させてもよく、例えば図略の通信手段を用いて、日々の日没時刻を外部から受信して記憶部２２に記憶させてもよく、その他の手段により日没時刻を記憶部２２に記憶させてもよい。
【００９３】
充電制御部７ａは、以下の点を除き、充電制御部７と同様に構成されている。
【００９４】
充電制御部７ａは、押込開始タイミング（ステップＳ０１２）において、時計部２１で計時された現在時刻から記憶部２２に記憶された日没の時刻までの時間を残時間Ｔｒとして算出する。そして、充電制御部７は、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、下記式（１）で示す電流値Ｉｒの充電電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、定電流充電による押し込み充電を行う。
【００９５】
電流値Ｉｒ＝（Ｔ３／Ｔｒ）×Ａｇ  ・・・（１）
これにより、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３より短い場合には、押し込み充電における充電電流が、押込電流値Ａｇよりも増大され、押込電流値Ａｇの定電流充電を充電継続時間Ｔ３の間継続した場合とほぼ同程度の電気量を、押し込み充電によって蓄電池１０に充電することができる。従って、押し込み充電の終了前に日没により太陽電池パネル１が発電できなくなって、蓄電池１０を充分充電できなくなるおそれが低減される。
【００９６】
なお蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、充電継続時間Ｔ３は０．１〜４時間であることが好ましい。充電継続時間Ｔ３が０．１時間未満では、蓄電池１０のサルフェーションを十分に解消できない虞がある。逆に充電継続時間Ｔ３が４時間を超えると、過度の過充電によってサイクル寿命特性の低下を引起す虞がある。また太陽光発電を活用する場合、１日の日照時間を考えると、充電継続時間Ｔ３が４時間を超える制御仕様は現実的ではない。
【００９７】
また蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒは、１００時間率以上１０時間率以下であることが好ましい。ここで、１００時間率は、蓄電池１０を、ＳＯＣ（State Of Charge）０％から１００％まで、１００時間で充電できる電流値であり、１０時間率は、蓄電池１０を、ＳＯＣ  ０％から１００％まで、１０時間で充電できる電流値である。
【００９８】
充電電流が大きいほど蓄電池１０の充電効率は低下して、実際に充電された電気エネルギー以外のエネルギーが電解液の電気分解に用いられる傾向がある。そのため、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒが１０時間率を超えると、蓄電池１０の電解液が電気分解されてガスとして散逸して減少することで、サイクル寿命特性の低下を引起す虞がある。逆に押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒが１００時間率未満だと、蓄電池１０のサルフェーションを十分に解消できない虞がある。
【００９９】
なお、比率Ｔ１／Ｔ２が所定の判定比率Ｒｊ以下になる判定条件が満たされた後、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１になったタイミングを押込開始タイミングとし、この押込開始タイミングから押し込み充電を開始する例を示した。しかしながら、押し込み充電が開始されるタイミングは、厳密な精度を要求されない。例えば、所定の判定条件が満たされたタイミングに対して、充電と充電休止との周期が１〜２周期程度前後したタイミングから押し込み充電を開始しても、蓄電池１０の充電精度には、実質的な影響はない。
【０１００】
従って、押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングであればよく、言い換えれば、押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングと実質的に同一のタイミングであればよい。例えば、押込開始タイミングとして、所定の判定条件が満たされたタイミングをそのまま用いてもよく、所定の判定条件が満たされた後の前記周期の繰り返しが例えば２周期以内のタイミングを、押込開始タイミングとして用いてもよい。押込開始タイミングは、所定の判定条件を満たしたタイミングと実質的に同一のタイミングであればよく、このように多少前後してもよいことは、後述する他の実施形態においても同様である。
【０１０１】
例えば、図３のステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊ（ステップＳ００９でＹＥＳ）となったタイミングを押込開始タイミングとし、図４のステップＳ０１０，Ｓ０１１を実行しない構成としてもよい。
【０１０２】
また、図３のステップＳ００４〜Ｓ００９において、タイマー８によって計時された休止時間Ｔ２に対する、その直前に計時された充電時間Ｔ１の比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いる例を示した。しかしながら、例えば図６に示すように、ステップＳ００１，Ｓ００３，Ｓ００５を実行後、ステップＳ００６〜Ｓ００８を実行し、その後にステップＳ００１〜Ｓ００４、及びステップＳ００９を実行することで、タイマー８によって計時された充電時間Ｔ１の、その直前に計時された休止時間Ｔ２に対する比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いてもよい。
【０１０３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図７に示す電源システム１００ｂと図１に示す電源システム１００とでは、マイクロコンピュータ部６ｂの構成が異なる。マイクロコンピュータ部６ｂは、マイクロコンピュータ部６とは、充電制御部７ｂ（指令部）の構成が異なる。
【０１０４】
充電制御部７ｂは、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行う点で、充電制御部７と異なる。
【０１０５】
ＲＯＭには、充電停止電圧Ｖ１と充電開始電圧Ｖ２との他に、パルス充電停止電圧Ｖ３とパルス充電開始電圧Ｖ４とが予め記憶されている。充電停止電圧Ｖ１、充電開始電圧Ｖ２、パルス充電停止電圧Ｖ３、及びパルス充電開始電圧Ｖ４は、Ｖ２＜Ｖ１≦Ｖ４＜Ｖ３の関係を満たすように、各電圧値が設定されている。
【０１０６】
例えば、蓄電池１０の公称電圧が１２Ｖの場合、充電停止電圧Ｖ１として１５Ｖ程度、充電開始電圧Ｖ２として１３Ｖ〜１４Ｖ、パルス充電停止電圧Ｖ３として１６Ｖ〜１７Ｖ、パルス充電開始電圧Ｖ４として（Ｖ３−０．５）〜（Ｖ３−１．０Ｖ）程度の電圧が、好適である。
【０１０７】
充電制御部７ｂは、押込開始タイミングの後、電池電圧Ｖｂがパルス充電停止電圧Ｖ３以上になると、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。これにより、充電制御部７ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、太陽電池パネル１からの充電電流を遮断させる。そして、電池電圧Ｖｂがパルス充電開始電圧Ｖ４以下になると、充電制御部７ｂは、ＰＷＭ制御部５に対して昇圧率の増大を指示する制御信号、例えばＰＷＭ信号のデューティ比を１００％にする制御信号を送信する。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４から蓄電池１０へ充電電流が供給される。充電制御部７ｂは、このようにして蓄電池１０への充電電流の供給と遮断とを繰り返すことで、電池電圧Ｖｂをパルス充電停止電圧Ｖ３とパルス充電開始電圧Ｖ４との間で上下させて、パルス充電による押し込み充電を充電継続時間Ｔ３の間、実行する。
【０１０８】
その他の構成は図１に示す電源システム１００と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１０９】
図８は、図７に示す電源システム１００ｂにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。図３、図９は、図７に示す電源システム１００ｂの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｂが実行する。
【０１１０】
図３に示すステップＳ００１〜Ｓ００９については、電源システム１００の動作と同様であるからその説明を省略する。ステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、図９に示すステップＳ０１０に移行する。ステップＳ０１０〜Ｓ０１３については、図４に示すステップＳ０１０〜Ｓ０１３と同様であるのでその説明を省略する。
【０１１１】
そして、ステップＳ１０１において、充電制御部７ｂは、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、電池電圧Ｖｂがパルス充電停止電圧Ｖ３以上（Ｖｂ≧Ｖ３）になったか否かを判断する。Ｖｂ＜Ｖ３の場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０１を繰り返して蓄電池１０の充電を継続する。一方、Ｖｂ≧Ｖ３の場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、ＰＷＭ制御部５に対して充電停止を指示する制御信号を送信する。そして、ＰＷＭ制御部５によって、ＰＷＭ信号が、デューティ比がゼロにされてＤＣ／ＤＣコンバータ４へ出力される。そうすると、太陽電池パネル１からの蓄電池１０への電流が遮断されて充電が休止する（ステップＳ１０２）。
【０１１２】
また、蓄電池１０の充電が休止すると、充電によって蓄電池１０の電極付近に生成された硫酸が蓄電池１０の電解液中を拡散していく。この硫酸の拡散に応じて、電池電圧Ｖｂが徐々に低下する。
【０１１３】
次に、充電制御部７ｂは、Ａ／Ｄコンバータ９から出力された電池電圧Ｖｂを示す電圧データに基づき、充電休止中の蓄電池１０の電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ４に達したか否か（Ｖｂ≦Ｖ４か否か）を判断する（ステップＳ１０３）。Ｖｂ＞Ｖ４の場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０３を繰り返して充電休止を継続する。一方、Ｖｂ≦Ｖ４の場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、充電制御部７ｂは、ステップＳ１０４へ移行する。
【０１１４】
そして充電制御部７ｂは、タイマー８の計時時間ｔが、充電継続時間Ｔ３に達したか否か（ｔ≧Ｔ３か否か）を判断する（ステップＳ１０４）。ｔ＜Ｔ３の場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、充電制御部７ｂは、例えばステップＳ０１０と同様にして充電を開始し（ステップＳ１０５）、再びステップＳ１０１〜Ｓ１０４を繰り返す。これにより、押し込み充電としてパルス充電が実行される。そして、ｔ≧Ｔ３の場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に移行し、一連の充電を終える。
【０１１５】
以上、ステップＳ０１２〜Ｓ１０６で示すように、押し込み充電をパルス充電とすることで、充電末期の満充電に近い領域において、蓄電池１０に充電停止電圧Ｖ１より高いパルス充電停止電圧Ｖ３を印加することで、結晶化された硫酸鉛を再び充電されやすい状態に戻してサルフェーションを解消する効果が増大する。
【０１１６】
ここで、ステップＳ０１２において、ステップＳ０１０で開始された充電をそのまま継続したり、ステップＳ１０５においてステップＳ０１０と同様の充電を実行してもよい。
【０１１７】
しかしながら、例えば下記の第１及び第２の方法によって、押し込み充電中に充電される充電電気量を略一定とすることで、押込み充電で充電される電気量を自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に委ねず一定値にできる。これにより、押込み充電で充電される過充電電気量の変動による所望状態からのズレが生じるおそれ、すなわち、過充電電気量の不足により完全充電に僅かに届かないことや、過剰な過充電により蓄電池を僅かながら劣化させるおそれが低減できる。
【０１１８】
第１の方法は、以下の通りである。図１０は、第１の方法による電源システム１００ｂの動作を説明するためのフローチャートである。まず、図９に示すフローチャートと同様にステップＳ０１０，Ｓ０１１が実行された後、ステップＳ０１２ｂにおいて押込開始タイミングになると、充電制御部７ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４によって、蓄電池１０へ、一定の押込電流値Ａｇを供給させることによって、定電流充電を実行させる（ステップＳ１０７）。
【０１１９】
以降、ステップＳ０１３〜Ｓ１０３は、図９に示すステップＳ０１３〜Ｓ１０３と同様であるのでその説明を省略する。そして、ステップＳ１０４ｂにおいて、ｔ＜Ｔ３となると（ステップＳ１０４ｂでＮＯ）、充電制御部７ｂは、再びステップＳ１０７〜Ｓ１０４ｂを繰り返す。
【０１２０】
この場合、押込開始タイミングから充電継続時間Ｔ３の間、充電時（充電パルス）の電流値を押込電流値Ａｇとしてパルス充電を行うことによって蓄電池１０の劣化を招くことなく蓄電池１０を充分に満充電にできるような電流値が、例えば予め実験的に求められて、押込電流値Ａｇとして設定されている。
【０１２１】
なお、マイクロコンピュータ部６ｂが、図５に示す電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、充電制御部７ｂは、図１０における押込開始タイミング（ステップＳ０１２ｂ）において、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、上記式（１）で示す電流値Ｉｒの充電電流を、ステップＳ１０７においてＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１２２】
第２の方法は、以下の通りである。図９に示すフローチャートにおいて、押込開始タイミングになったとき（ステップＳ０１２）、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂに応じてパルス充電開始電圧Ｖ４を変化させる。
【０１２３】
具体的には、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂが小さいほど、パルス充電開始電圧Ｖ４を上昇させてパルス充電停止電圧Ｖ３に近づける。これにより、相対的に休止時間を短縮し、充放電電流値Ｉｂが少ないことによる押込み充電期間中の充電電気量の減少を補うように、充電電気量を増大させる。
【０１２４】
また、充電制御回路７ｂは、充放電電流値Ｉｂが大きいほど、パルス充電開始電圧Ｖ４を低下させてパルス充電停止電圧Ｖ３から遠ざける。これにより、相対的に休止時間を長くし、充放電電流値Ｉｂが大きいことによる押込み充電期間中の充電電気量の増大を相殺する。
【０１２５】
これにより、自然環境の変化（太陽光発電の場合は日照量の変化）に伴って、充電電流の変化が生じた場合であっても、押込み充電期間中の充電電気量をほぼ一定に維持することが可能となる。
【０１２６】
なお蓄電池１０が鉛蓄電池の場合、押し込み充電をパルス充電で行う場合であっても、押し込み充電を定電流充電等で行う場合と同様、充電継続時間Ｔ３は０．１〜４時間であることが好ましい。また、押込電流値Ａｇや電流値Ｉｒは、１００時間率以上１０時間率以下であることが好ましい。
【０１２７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１１は、本発明の第３実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１１に示す電源システム１００ｃと、図１に示す電源システム１００とでは、マイクロコンピュータ部６ｃの構成が異なる。
【０１２８】
マイクロコンピュータ部６ｃは、例えば所定の制御プログラムを実行することによって、充電電気量測定部１５（情報取得部）としても機能する点で、マイクロコンピュータ部６とは異なる。また、充電制御部７ｃ（指令部）は、充電制御部７とは、押込充電開始タイミングの判定条件が異なる。
【０１２９】
その他の構成は図１に示す電源システム１００（１００ａ，１００ｂ）と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１３０】
充電電気量測定部１５は、充電期間と休止期間との繰り返しにより蓄電池１０が充電される際に、各充電期間において蓄電部１０に充電される充電電気量を測定する。
【０１３１】
充電制御部７ｃは、例えば日が昇るなどして太陽電池パネル１による発電が開始されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への電流供給を開始させる。そして、電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への電流供給を停止させ、その後の最初の充電期間において充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量Ｑ２に対する、その後に充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量Ｑｎの比率Ｑｎ／Ｑ２が、予め設定された判定比率Ｒｑ以下になったとき、押込充電開始タイミングになったと判定する。
【０１３２】
図１２は、図１１に示す電源システム１００ｃにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図１３、図４は、図１１に示す電源システム１００ｃの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｃが実行する。
【０１３３】
充電制御部７ｃは、太陽電池パネル１による発電が開始されたか否か、すなわち、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４への電気エネルギーの供給が開始されたか否かを確認する（ステップＳ２０１）。充電制御部７ｃは、太陽電池パネル１による発電が開始されなければ（ステップＳ２０１でＮＯ）、ステップＳ２０１を繰り返す。一方、充電制御部７ｃは、例えば日が昇るなどして太陽電池パネル１による発電が開始されると（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、ステップＳ００１へ移行する。
【０１３４】
充電制御部７ｃは、例えば太陽電池パネル１から発電の開始を示す信号を受信した場合に太陽電池パネル１による発電が開始されたと判定するようにしてもよく、例えば太陽電池パネル１の出力電圧が予め設定された判定電圧に満たない電圧から上昇して判定電圧を超えた場合に太陽電池パネル１による発電が開始されたと判定するようにしてもよく、その他の手段によって、太陽電池パネル１による発電が開始されたことを検出するようにしてもよい。
【０１３５】
以降、充電制御部７ｃによって図３と同様のステップＳ００１が実行されて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への充電が行われ、充電制御部７ｃはステップＳ００３へ移行する。そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、すなわち太陽電池パネル１による発電が開始されてから最初に電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０の充電が休止される（ステップＳ００５）。
【０１３６】
そして、電池電圧Ｖｂが充電開始電圧Ｖ２以下になると（ステップＳ００７でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４による蓄電池１０への充電を開始する（ステップＳ００１）。また、充電電気量測定部１５によって、蓄電池１０に充電された充電電気量が、充電電気量Ｑ２として測定される（ステップＳ２０２）。充電電気量Ｑ２は、第１充電電気量に相当している。
【０１３７】
充電電気量測定部１５は、例えば、シャント抵抗１３により検出された充放電電流値Ｉｂとタイマー８により計時された充電時間Ｔ１との積を充電電気量として算出してもよく、充電期間の間、充放電電流値Ｉｂを単位時間毎に積算することによって充電電気量を算出してもよい。
【０１３８】
なお、ステップＳ２０１における発電開始直後の充電電気量Ｑ１は、直前の放電電気量や、発電開始時の蓄電池１０の充電状態に依存して大きく変動する。そのため、充電電気量Ｑ１を用いることなく充電電気量Ｑ２を用いる。２回目以降の充電電気量Ｑ２・・・Ｑｎは、充電と充電休止との周期を経るに従って、ほぼ一定の比率で小さくなる。そのため、比率Ｑｎ／Ｑ２を、ステップＳ００１ｃにおける充電を行った後の蓄電池１０の充電状態を示す指標として用いることが可能となる。
【０１３９】
そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００５，Ｓ００７においてＶｂ≦Ｖ２になるまで（ステップＳ００７でＹＥＳになるまで）充電を休止した後、ステップＳ００１ｃへ移行する。ステップＳ００１ｃでは、ステップＳ００１と同様の動作によって、蓄電池１０への充電が開始される。
【０１４０】
蓄電池１０への充電は、ステップＳ００３においてＶｂ≧Ｖ１になるまで継続され、この充電期間において蓄電池１０に充電された充電電気量が、充電電気量測定部１５によって、充電電気量Ｑｎとして測定される（ステップＳ２０３）。充電電気量Ｑｎは、太陽電池パネル１による発電が開始されてからｎ回目の充電期間における充電電気量を示している（ｎは３以上の任意の整数である）。また、充電電気量Ｑｎは、第２充電電気量に相当している。
【０１４１】
そして、電池電圧Ｖｂが上昇してＶｂ≧Ｖ１になると（ステップＳ００３でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００５，Ｓ００７においてＶｂ≦Ｖ２になるまで（ステップＳ００７でＹＥＳ）充電を休止した後、ステップＳ２０４へ移行する。
【０１４２】
ステップＳ２０４において、充電制御部７ｃは、充電電気量Ｑ２と充電電気量Ｑｎとの比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑ以下か否かを判定する。Ｑｎ／Ｑ２＞Ｒｑの場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、充電制御部７ｃは、ステップＳ００１ｃに戻ってステップＳ００１ｃ〜Ｓ２０４を繰り返す。一方、Ｑｎ／Ｑ２≦Ｒｑの場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、充電制御部７ｃは、図４のステップＳ０１０へ移行する。
【０１４３】
以降、図４のステップＳ０１０〜Ｓ０１５における押し込み充電の動作は、上述した通りであるのでその説明を省略する。
【０１４４】
図１２に示すように、充電を開始した後に蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達することで充電を停止し、休止中に蓄電池１０が充電開始電圧Ｖ２に達することで充電の休止を取りやめる（次の充電を開始する）までを１つの周期とした場合、実際に蓄電池１０に充電される充電電気量Ｑ１・・・Ｑｎは周期を重ねるごとに小さくなる。
【０１４５】
ここで直前に蓄電池１０が放電した放電電気量に依存して電気量が変化するのは１回目の充電電気量Ｑ１のみである。２回目以降の充電電気量Ｑ２・・・Ｑｎは、直前の放電電気量とは無関係に、蓄電池１０の状態に応じてほぼ一定の比率で小さくなる。
【０１４６】
初期の周期では充電電気量Ｑｎが大きな値を示すために比率Ｑｎ／Ｑ２は大きな値を示すが、中期から末期の周期に至っては充電電気量Ｑｎが徐々に小さくなるため、比率Ｑｎ／Ｑ２も徐々に小さくなる。この傾向は、図１２に示すように都度の充電における充電電流が不規則に変化した場合でも変わらない。
【０１４７】
電源システム１００ｃはこの現象を利用したものであって、比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑ以下になったとき（ステップＳ２０４でＹＥＳ）に、実際に蓄電池１０に所定の電気量が蓄電されたと判断する。そして、この所定の電気量が充電された状態を基準に、さらに直後の充電において蓄電池１０が充電停止電圧Ｖ１に達して押込開始タイミング（ステップＳ０１２）になった後の充電時間が充電継続時間Ｔ３以上になるまで、すなわち蓄電池１０の蓄電量がほぼ所定量になってからの充電時間が充電継続時間Ｔ３に達するまで電気エネルギーの供給を続けることによって、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【０１４８】
さらに自然エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、充電電流が自然環境の変化に伴い変動するため、電流量が一定である商用電源を用いた従来のパルス充電よりも、蓄電池１０に供給した電気量を積算して正確に把握することが難しい。然るに電源システム１００ｃでは、比率Ｑｎ／Ｑ２が充電に伴い減少すること、および比率Ｑｎ／Ｑ２が判定比率Ｒｑになったときの実際に蓄電池１０に充電された積算電気量が所定量（概ね同一）であることを利用することによって、充電電流が自然環境の変化に伴い変動した場合であっても、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を、概ね揃えることができる。そして、押し込み充電を開始する際の蓄電池１０の充電状態を概ね揃えることができれば、押し込み充電終了後の最終的な蓄電池１０の充電状態も概ね揃えることができ、すなわち蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０１４９】
電源システム１００，１００ａ，１００ｂの場合、充電時間Ｔ１と休止時間Ｔ２とを合わせた周期は１分程度であるから、この周期内における日照量等の自然環境の変化は小さい。したがって、電源システム１００，１００ａ，１００ｂの場合、自然環境の変化が押込開始タイミングの判定精度に与える影響は小さい。しかしながら、例え１分程度の時間であっても、その間に自然環境が変化して充放電電流値Ｉｂが変動すると、押込開始タイミングの判定精度が低下する恐れがある。
【０１５０】
一方、電源システム１００ｃは、充電電気量の比率を目安にして押込開始タイミングを判定することで、電源システム１００，１００ａ，１００ｂのように充電時間を目安とする場合に比べて、自然環境の変化（太陽光発電なら日照量の変動）による電流値の変化の影響を低減し、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。そして、充電精度が向上すれば、充電継続時間Ｔ３を適切に設定することによって、自然環境が著しい変化（一例として日没）を示す前に、速やかに蓄電池を完全充電することが容易である。
【０１５１】
なお判定比率Ｒｑは適宜設定できるが、一連の充電が終了するまでの単位時間当たりの充電電気量を増大させる観点、及び実際に蓄電池１０に充電される電気量の均一性とを両立させる観点から、０．１≦Ｒｑ≦１であることが望ましい。
【０１５２】
なお、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる例を示したが、第１充電電気量は、直前の放電電気量などの影響を受ける充電電気量Ｑ１以外の充電電気量であればよい。すなわち電池電圧Ｖｂが充電停止電圧Ｖ１以上になることによりＤＣ／ＤＣコンバータ４からの充電電流の供給が充電制御部７ｃによって停止された後、最初の充電期間において充電電気量測定部１５によって測定された充電電気量であればよい。例えば、第１充電電気量として、充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いることができる。
【０１５３】
しかしながら、周期を重ねるごとに、その周期における充電電気量は、押込開始タイミングとして検出しようとする充電状態において検出される充電電気量Ｑｎ（第２充電電気量）との差が小さくなる。従って、第１充電電気量として充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いるよりも、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる方が、第１充電電気量と第２電気量との差が大きくなる。
【０１５４】
そうすると、第１充電電気量と第２充電電気量との差が小さいときは、周期を経ることによる第１充電電気量と第２充電電気量との比率の変動が小さくなり、第１充電電気量と第２充電電気量との差が大きいときの方が、周期を経ることによる第１充電電気量と第２充電電気量との比率の変化が大きいから、第１充電電気量として充電電気量Ｑ３〜Ｑ（ｎ−１）を用いるよりも、第１充電電気量として充電電気量Ｑ２を用いる方が、押込開始タイミングの検出精度が向上する。そして、押込開始タイミングの検出精度が向上すれば、蓄電池１０の充電精度が向上する。
【０１５５】
また、マイクロコンピュータ部６ｃは、図５に示すマイクロコンピュータ部６ｂと同様、時計部２１、記憶部２２を備えてもよい。そして、充電制御部７ｃは、充電制御部７ａと同様、押込開始タイミングにおいて残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、上述の式（１）で示される電流値Ｉｒの充電電流を、ＤＣ／ＤＣコンバータによって蓄電池１０へ供給させることで、定電流充電による押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１５６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１４は、本発明の第４実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１４に示す電源システム１００ｄと、図１１に示す電源システム１００ｃとでは、マイクロコンピュータ部６ｄの構成が異なる。マイクロコンピュータ部６ｄは、マイクロコンピュータ部６ｃとは、充電制御部７ｄ（指令部）の構成が異なる。
【０１５７】
充電制御部７ｄは、押し込み充電において、電源システム１００ｂと同様のパルス充電を行う点で、充電制御部７ｃと異なる。
【０１５８】
その他の構成は図１１に示す電源システム１００ｃと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１５９】
図１５は、図１４に示す電源システム１００ｄにおいて、蓄電池１０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す図である。図１６、図９は、図１４に示す電源システム１００ｄの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂ，７ｃが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｄが実行する。
【０１６０】
図１６に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理は、図１３に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４と同様であるのでその説明を省略する。電源システム１００ｄは、図１６に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０４の動作によって、電源システム１００ｃと同様、比率Ｑｎ／Ｑ２に基づき押込開始タイミングを判定する結果、押込開始タイミングの判定精度が向上し、ひいては、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０１６１】
そして、充電制御部７ｄは、ステップＳ２０４において押込開始タイミングの判定条件が満たされると（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、図９に示すステップＳ０１０〜Ｓ１０６を実行することにより、押し込み充電をパルス充電によって実行する。図９に示すステップＳ０１２〜Ｓ１０６の押し込み充電（パルス充電）により、サルフェーションの解消効果が増大する等、電源システム１００ｂと同様の効果が得られる。
【０１６２】
なお、電源システム１００ｄは、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。また、電源システム１００ｄは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１６３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図１７は、本発明の第５実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図１７に示す電源システム１００ｅと図１に示す電源システム１００とでは、下記の点で異なる。
【０１６４】
すなわち、電源システム１００ｅは、電源システム１００の構成に加えて蓄電池２０、シャント抵抗１３ａ，１３ｃ、及び総電圧計測端子１４ａ，１４ｃを備える。また、電源システム１００ｅは、制御部３の代わりに制御部３ｅを備える。
【０１６５】
制御部３ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂ、ＰＷＭ制御部５ａ，５ｂ、及びマイクロコンピュータ部６ｅを備える。マイクロコンピュータ部６ｅは、充電制御部７ｅ（指令部）、タイマー８、及びＡ／Ｄコンバータ９ｅを備える。
【０１６６】
その他の構成は図１に示す電源システム１００と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０１６７】
ダイオード２のカソードは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側入力端子に接続されている。シャント抵抗１３ａは、太陽電池パネル１の低電位側出力端子とＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの低電位側入力端子との間に接続されている。そして、シャント抵抗１３ａの両端子間の電圧が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによってデジタル値に変換される。そして、そのデジタル値が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給される電流の電流値Ａｓを示すデータとして充電制御部７ｅへ出力される。
【０１６８】
総電圧計測端子１４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの入力端子間の電圧、すなわち太陽電池パネル１の出力電圧を、発電電圧ＶｓとしてＡ／Ｄコンバータ９ｅへ出力する。そして、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、発電電圧Ｖｓを示すデジタルデータが充電制御部７ｅへ出力される。これにより、充電制御部７ｅは、電流値Ａｓ、及び発電電圧Ｖｓを取得可能にされている。
【０１６９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側出力端子は、シャント抵抗１３ｃを介して蓄電池２０の正極端子に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの高電位側出力端子とシャント抵抗１３ｃとの接続点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの高電位側入力端子に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの低電位側出力端子は、蓄電池２０の負極端子とＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの低電位側入力端子とに接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの高電位側出力端子は出力端子１０１に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの低電位側出力端子は出力端子１０２に接続されている。
【０１７０】
蓄電池２０は、例えば、蓄電池１０と同様に構成されている。なお、蓄電池２０は、電気エネルギーを蓄えることができるデバイスであればよい。蓄電池２０は、例えば、電気二重層コンデンサや各種キャパシタであってもよい。蓄電池２０は、補助蓄電部の一例に相当している。
【０１７１】
シャント抵抗１３ａの両端子間の電圧は、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによってデジタル値に変換される。そして、そのデジタル値が、Ａ／Ｄコンバータ９ｅによって、蓄電池２０の充放電電流値Ｉｂｂを示すデータとして充電制御部７ｅへ出力される。充放電電流値Ｉｂｂは、例えばプラスで蓄電池２０の充電電流を示し、マイナスで蓄電池２０の放電電流を示すようになっている。
【０１７２】
総電圧計測端子１４ｃは、蓄電池２０の両端子間の電圧を、電池電圧ＶｂｂとしてＡ／Ｄコンバータ９ｅへ出力する。Ａ／Ｄコンバータ９ｅは、電池電圧Ｖｂｂを示すデジタルデータを充電制御部７ｅへ出力する。
【０１７３】
以上のようにして、Ａ／Ｄコンバータ９ｅは、Ａ／Ｄコンバータ９と同様の充放電電流値Ｉｂと電池電圧Ｖｂとに加えて、電流値Ａｓ、発電電圧Ｖｓ、充放電電流値Ｉｂｂ、及び電池電圧Ｖｂｂを示すデータを充電制御部７ｅへ出力する。
【０１７４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータ４と同様に構成されている。ＰＷＭ制御部５ａ，５ｂは、それぞれＰＷＭ制御部５と同様に構成されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、ＰＷＭ制御部５ａから出力されたＰＷＭ信号に応じて入出力間の昇圧率が変化し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、ＰＷＭ制御部５ｂから出力されたＰＷＭ信号に応じて入出力間の昇圧率が変化する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、供給制御部の一例に相当している。
【０１７５】
充電制御部７ｅは、ＰＷＭ制御部５ａへ昇圧率の増減を指示する制御信号を出力することにより、ＰＷＭ制御部５ａからＤＣ／ＤＣコンバータ４ａへ制御信号に応じたＰＷＭ信号を出力させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率を制御する。また、充電制御部７ｅは、ＰＷＭ制御部５ｂへ昇圧率の増減を指示する制御信号を出力することにより、ＰＷＭ制御部５ｂからＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ制御信号に応じたＰＷＭ信号を出力させることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を制御する。
【０１７６】
そして、充電制御部７ｅは、上述のようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの昇圧率を制御することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの出力電圧や出力電流を、それぞれ制御する。
【０１７７】
充電制御部７ｅは、例えば、充電期間における発電電圧Ｖｓの値と電流値Ａｓとの積を、発電電力値Ｗｓとして算出する。発電電力値Ｗｓは、太陽電池パネル１から供給される単位時間当たりの電気エネルギーの量に相当している。また、シャント抵抗１３ａ、総電圧計測端子１４ａ、及びＡ／Ｄコンバータ９ｅは、エネルギー検出部の一例に相当している。
【０１７８】
また、充電制御部７ｅは、例えば、電池電圧Ｖｂと充放電電流値Ｉｂとの積を蓄電池１０の充放電電力量Ｗｂとして算出し、例えば、電池電圧Ｖｂｂと充放電電流値Ｉｂｂとの積を蓄電池２０の充放電電力量Ｗｂｂとして算出する。
【０１７９】
また、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂの動作を制御することによって、上述の充電期間に太陽電池パネル１から供給された電気エネルギーを蓄電池１０に充電させ、上述の休止期間に太陽電池パネル１から供給された電気エネルギーを蓄電池２０に充電させる。
【０１８０】
また、後述するように、太陽電池パネル１の発電電力が、負荷１１の消費電力に満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって、蓄電池１０から負荷１１（ＤＣ／ＡＣコンバータ１２）への電気エネルギーの供給よりも、蓄電池２０から負荷１１（ＤＣ／ＡＣコンバータ１２）への電気エネルギーの供給を優先的に実行させることによって、充電制御部７ｅは、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、負荷１１に電気エネルギーを供給することが好ましい。
【０１８１】
図１８は、図１７に示す電源システム１００ｅにおいて、蓄電池１０，２０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ，Ｖｂｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図１９、図２０は、図１７に示す電源システム１００ｅの動作の一例を示すフローチャートである。
【０１８２】
図１９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートにおけるステップＳ００１，Ｓ００５が、それぞれステップＳ３０１，Ｓ３０２に変更されている。その他のステップは、図３において充電制御部７が実行する処理を図１９においては充電制御部７ｅが実行する。その他の点は、図１９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０１８３】
ステップＳ３０１において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって蓄電池１０の充電を開始させると同時に、蓄電池２０の充電を休止させる。このように、充電期間は、蓄電池１０を充電し、かつ蓄電池２０の充電を休止する期間となる。
【０１８４】
具体的には、例えば、充電制御部７ｅは、ステップＳ３０１において、シャント抵抗１３ｃによって検出された充放電電流値Ｉｂｂがマイナスの値になったときはＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を増大させ、充放電電流値Ｉｂｂがマイナスの値になったときはＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの昇圧率を低下させることによって、蓄電池２０の充放電電流値Ｉｂｂがゼロになるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの動作を制御する。これにより、蓄電池２０の充電が停止される。
【０１８５】
また、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって、充放電電流値Ｉｂｂをゼロに維持させるように制御しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって蓄電池１０に充電電流を供給させることで、蓄電池１０の充電を開始する。充電制御部７ｅは、ステップＳ３０１において、例えばシャント抵抗１３により検出される充放電電流値Ｉｂが最大となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの動作を制御する。
【０１８６】
これにより、太陽電池パネル１から制御部３ｅへ供給された電気エネルギーは、すべて蓄電池１０へ充電される。
【０１８７】
ステップＳ３０２において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂによって蓄電池１０の充電を停止させると同時に、蓄電池２０の充電を開始させる。このように、休止期間は、蓄電池１０の充電を休止し、かつ蓄電池２０を充電する期間となる。
【０１８８】
具体的には、例えば、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、電流出力を遮断させることによって、蓄電池１０の充電を休止させる。
【０１８９】
一方、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０に充電電流を供給させることで、蓄電池２０の充電を開始する。充電制御部７ｅは、ステップＳ３０２において、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させる。太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させるためには、例えばシャント抵抗１３ｃにより検出される充放電電流値Ｉｂｂが最大となるように、充電制御部７ｅがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの動作を制御すればよい。
【０１９０】
これにより、太陽電池パネル１から制御部３ｅへ供給された電気エネルギーは、すべて蓄電池２０へ充電される。
【０１９１】
電源システム１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄでは、休止期間中に太陽電池パネル１によって発電された電力は、蓄電池１０に充電されないためにエネルギーの損失が生じる。一方、電源システム１００ｅでは、休止期間中に太陽電池パネル１によって発電された電力は、蓄電池２０に充電されるので、自然エネルギーに基づき得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０１９２】
そして、ステップＳ００９において、Ｔ１／Ｔ２≦Ｒｊの場合（ステップＳ００９でＹＥＳ）、充電制御部７ｅは、図２０に示すステップＳ３０１に移行する。
【０１９３】
図２０に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートにおけるステップＳ０１０が、ステップＳ３０１に変更されている。その他のステップは、図４において充電制御部７が実行する処理を図２０においては充電制御部７ｅが実行する。その他の点は、図２０に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０１９４】
なお電源システム１００ｅ全体として、太陽電池パネル１から供給される電気エネルギーを効率的に蓄えるためには、図２０に示すステップＳ０１５において蓄電池１０に対する一連の充電を終えた後、蓄電池２０への充電を実行することが好ましい。ここで蓄電池２０への充電は、例えば蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂが、充電終了電圧（満充電電圧）として予め設定された上限値Ｖｕ以上になったときに終えるのが好ましい。
【０１９５】
なお、図２１に示すように、図６の示すフローチャートと同様、タイマー８によって計時された充電時間Ｔ１の、その直前に計時された休止時間Ｔ２に対する比率Ｔ１／Ｔ２が判定比率Ｒｊ以下になる条件を、所定の判定条件として用いてもよい。また、図２０におけるステップＳ３０１，Ｓ０１１を実行しなくてもよい。
【０１９６】
また、充電制御部７ｅは、充電制御部７と同様、ステップＳ０１２以降の押し込み充電において、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａを制御することで、押し込み充電を定電流充電としてもよい。また、充電制御部７ｅは、充電制御部７ｂと同様、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行うようにしてもよい。
【０１９７】
また、電源システム１００ｅは、押し込み充電においてパルス充電を行う場合、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。また、電源システム１００ｅは、電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、定電流充電の充電電流を電流値Ｉｒとして押し込み充電を行ってもよい。また、電源システム１００ｅは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０１９８】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、押込電流値Ａｇによる定電流充電を行う場合、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０１９９】
具体的には、押し込み充電において、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって充放電電流値Ｉｂに基づくフィードバック制御による押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させるのと並行して、太陽電池パネル１から供給されたすべての電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させる。
【０２００】
これにより、押し込み充電において、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーが、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ充電される。
【０２０１】
これにより、押し込み充電を定電流充電とすることで、蓄電池１０の充電精度を向上しつつ、押し込み充電中に、太陽電池パネル１から供給された余分の電気エネルギーを蓄電池２０へ充電することができるので、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２０２】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとするパルス充電を行う場合、充電パルスの供給期間中において、上述の定電流充電による押し込み充電と同様の方法によって、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０２０３】
なお、充電制御部７ｅは、蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂが上限値Ｖｕに達した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を上限値Ｖｕと等しい値に調整することで、蓄電池１０ｂへの電流を遮断する。これにより、蓄電池２０の過充電を防止できる。
【０２０４】
押し込み充電（ステップＳ０１２）において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を小さくしつつＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を大きくすれば、蓄電池２０から蓄電池１０に電気エネルギーを供給して押込み充電を行うことも可能である。しかし太陽電池パネル１から所定の出力がある場合は、上述したようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を小さくせずに太陽電池パネル１からの電気エネルギーを蓄電池１０に優先的に供給する方が、電気エネルギーを効率的に蓄えられるので好ましい。
【０２０５】
但し押し込み充電（ステップＳ０１２）において、太陽電池パネル１からの出力のみで押込み充電が完了できない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を変えない限り、自動的に蓄電池１０に対する押込み充電は継続される。
【０２０６】
以上の記載から、一連の充電において、蓄電池２０の過充電を懸念する状況でない限り、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧を最大に維持しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧を調整する方法が、簡便かつ効果的であることがわかる。
【０２０７】
また、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａから蓄電池１０へ押込電流値Ａｇの充電電流を供給させるとき、太陽電池パネル１から供給された電気エネルギー、すなわち太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させてもよい。
【０２０８】
具体的には、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、シャント抵抗１３ｃにより検出される充放電電流値Ｉｂｂが最大となるように、すなわち蓄電池２０が充電されているときはその充電電流が最大となるように、蓄電池２０が放電されているときはその充電電流が最小となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂを制御することで、太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって取り込ませ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ及び蓄電池２０へ出力させる。
【０２０９】
このようにして、太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーをＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂから出力させながら、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、充放電電流値Ｉｂに基づくフィードバック制御による押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させる。
【０２１０】
この状態で、太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電流量よりもＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流量の方が大きくなる。そうすると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、出力電圧を維持できなくなって、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が低下する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が蓄電池２０のＯＣＶ（Open circuit voltage）を下回ると、蓄電池２０が放電を開始する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、蓄電池２０から放電された電気エネルギーに基づき、押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池２０へ供給することが可能となる。
【０２１１】
すなわち、充電制御部７ｅは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの定電流充電を実行させることによって、太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させることができる。
【０２１２】
例えばエネルギー変換部が太陽電池である場合、充電継続時間Ｔ３の期間が曇天時や夜間のためエネルギー変換部から蓄電池１０への電気エネルギーの供給量が不足した（あるいはなくなった）ときに、蓄電池２０が蓄えた電気エネルギーを蓄電池１０に供給することによって、蓄電池２０が蓄えた自然エネルギーを殆ど無駄にすることなしに、蓄電池１０を好ましい満充電状態にすることができる。その結果、電源システム自体のサイクル寿命を向上させることができるようになる。
【０２１３】
また、蓄電池１０，２０を満充電するのに必要な電気量（満充電電気量）は、蓄電池１０を満充電するのに必要な電気量を電気量Ｅ１、蓄電池２０を満充電するのに必要な電気量を電気量Ｅ２とすると、電気量Ｅ１，Ｅ２は、下記のようにして決定することが望ましい。まず、太陽電池パネル１の設置場所の日照量の統計データを用いて、１年間の日々の日照量のうち、最小の日照量である最小日照量と、最大の日照量である最大日照量とを求める。そして、最小日照量によって、太陽電池パネル１が発電できる電気量を、予想最小変換電気量ＥＬとして求める。また、最大日照量によって太陽電池パネル１が発電できる電気量を、予想最大変換電気量ＥＵとして求める。
【０２１４】
そして、電気量Ｅ１を、最小変換電気量ＥＬとほぼ等量とする（ＥＬ≒Ｅ１）。また、蓄電池１０及び蓄電池２０を満充電するのに必要な電気量Ｅ１＋Ｅ２を、予想最大変換電気量ＥＵとほぼ等量とする（ＥＵ≒Ｅ１＋Ｅ２）。これにより、理想的な充電システムを設計することができるようになる。
【０２１５】
電源システム１００ｅは、負荷１１への電力供給を行うときは、下記のように動作する。充電制御部７ｅは、シャント抵抗１３によって検出された充放電電流値Ｉｂを監視する。そして、充放電電流値Ｉｂがマイナスの値を示すと、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２が負荷１１への電力供給のために、出力端子１０１，１０２からの電流の取り込みを開始した（負荷１１からの電力出力の要求があった）ものと判断する。
【０２１６】
そうすると、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させ、かつ、充放電電流値ＩｂがゼロになるまでＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率の上昇を指示することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流を増大させる。このようにして増大されたＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流が、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２へ出力されて、負荷１１への電力供給が行われる。
【０２１７】
なお、曇天時や夕暮れ時および夜間など、太陽電池パネル１からの出力が、負荷１１の消費電力に対して不足する状況において負荷１１に電気エネルギーを供給する場合、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、電気エネルギーを供給することが好ましい。理由は以下の通りである。図１７に示す電源システム１００ｅにおいて、蓄電池１０の休止時間Ｔ２において充電される蓄電池２０は、蓄電池１０とは異なり、精密に充電を制御される機会を持たない。従って蓄電池２０は、満充電に近い状態で蓄電池１０の休止時間Ｔ２を迎えた場合、過充電される虞がある。
【０２１８】
そこで曇天時や夕暮れ時のように太陽電池パネル１からの電気エネルギー供給量が不足した状態で負荷１１が電源システム１００ｅに電力出力を要求したときや、夜間のように太陽電池パネル１から電気エネルギーが実質的に供給されない状態で負荷１１が電源システム１００ｅに電力出力を要求したときに、まず蓄電池１０より先に蓄電池２０から負荷１１に放電する。このようにすれば、次に蓄電池１０が休止時間Ｔ２を迎えたとき（蓄電池２０が充電を開始するとき）に、蓄電池２０はＳＯＣが十分に低下しているので、蓄電池２０が過充電の虞が低減される。また、休止時間Ｔ２の間に、蓄電池２０の過充電を回避するために蓄電池２０への充電を停止しなければならなくなるおそれが低減されるので、太陽電池パネル１からの出力の一部を無駄にするおそれが低減される。
【０２１９】
具体的には、上述したように、電源システム１００ｅが負荷１１への電力供給を行うとき、充電制御部７ｅは、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させ、かつ、充放電電流値ＩｂがゼロになるようにＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電流を制御する。
【０２２０】
この状態で、太陽電池パネル１から供給された電力（電気エネルギーの量）が、負荷１１の消費電力に満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電流量よりもＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流量の方が多くなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が低下する。
【０２２１】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂの出力電圧が蓄電池２０のＯＣＶを下回ると、蓄電池２０が放電を開始する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂは、蓄電池１０を放電させることなく、まず先に蓄電池２０の放電を優先的に開始させることで、負荷１１への電力供給を行うことができる。
【０２２２】
このようにして、充電制御部７ｅは、太陽電池パネル１の発電電力が、負荷１１の消費電力に満たない場合、蓄電池１０よりも蓄電池２０を優先的に放電させて、負荷１１に電気エネルギーを供給することができる。
【０２２３】
さらに、太陽電池パネル１から供給された電力と蓄電池２０の放電電力とを加えても、負荷１１の消費電力に満たなくなると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧が低下する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの出力電圧が蓄電池１０のＯＣＶを下回ると、蓄電池１０が放電を開始するので、太陽電池パネル１から供給された電力と、蓄電池１０，２０の放電電力とを、負荷１１の消費電力としてＤＣ／ＡＣコンバータ１２へ出力することができる。
【０２２４】
また、充電制御部７ｅは、蓄電池２０の電池電圧Ｖｂｂを監視し、電池電圧Ｖｂｂが放電下限電圧以下になった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって太陽電池パネル１から供給されたすべての電気エネルギーを出力させつつ、かつ、電池電圧Ｖｂｂが放電下限電圧以上に維持されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａの昇圧率を制御してＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが取り込む電流を制御する。これにより、蓄電池２０の放電が停止されるので、蓄電池２０の過放電が回避できる。
【０２２５】
また充電制御部７ｅが気象庁などの天気予報を情報として取り込み、例えば曇天の日は晴天の日と比べて比率Ｔ１／Ｔ２に達するまでの時間が長くなると予測する。そして、充電制御回路７ｅは、曇天の日は押込み充電モードの押込電流値Ａｇを晴天の日に比べて大きくするように指令し、この指令に従って、ＰＷＭ制御部５ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂに出力電圧を晴天の日に比べて小さくするように信号を送信する。そうすると、蓄電池２０へ充電される電流が、相対的に小さくなる結果、蓄電池１０へ配分される電流が相対的に大きくなる。
【０２２６】
あるいは、充電制御回路７ｅは、曇天の日は、蓄電池１０への電流を増すべくＰＷＭ制御部５ａがＤＣ／ＤＣコンバータ４ａに指令した出力電圧と同じ大きさの出力電圧をＰＷＭ制御部５ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂに指令することによって、蓄電池２０への電流を遮断しつつ蓄電池１０に供給する電流を相対的に大きくするようにすれば、天候に影響されずに一連の充電を略同一時間で終わらせることが容易となる。
【０２２７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る蓄電池の充電制御方法を用いる電源システムについて説明する。図２２は、本発明の第６実施形態に係る電源システムの一例を示すブロック図である。図２２に示す電源システム１００ｆと、図１７に示す電源システム１００ｅとでは、マイクロコンピュータ部６ｆが、電源システム１００ｃと同様の充電電気量測定部１５を備える点、及び充電制御部７ｆ（指令部）が、充電制御部７ｃと同様充電電気量の比率に基づき押込開始タイミングを判定する点が異なる。
【０２２８】
その他の構成は図１７に示す電源システム１００ｅと同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な点について説明する。
【０２２９】
図２３は、図２２に示す電源システム１００ｆにおいて、蓄電池１０，２０を充電する場合の充放電曲線（電池電圧Ｖｂ，Ｖｂｂ、充放電電流値Ｉｂ）の一例を示す説明図である。図２４、図２０は、図２２に示す電源システム１００ｆの動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述のフローチャートの説明において、充電制御部７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅが実行するステップと同じステップ番号の処理は充電制御部７ｆが実行する。
【０２３０】
図２４に示すフローチャートは、図１３に示すフローチャートにおけるステップＳ００１，Ｓ００５，Ｓ００１ｃが、それぞれステップＳ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０１ｆに変更されている。また、図２４のステップＳ３０１，Ｓ３０１ｆの動作は、図２１に示すステップＳ３０１と同様であり、図２４のステップＳ３０２の動作は、図２１に示すステップＳ３０２と同様である。図２４のその他のステップについては、図１３に示すフローチャートと同様であるのでその説明を省略する。
【０２３１】
以上のように、電源システム１００ｆは、ステップＳ２０１以降、ステップＳ２０４において押込開始タイミングの判定を行うまでの動作については、電源システム１００ｃと同様押込開始タイミングの判定精度を向上し、かつ電源システム１００ｅと同様、自然エネルギーに基づき得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２３２】
また、電源システム１００ｆは、電源システム１００，１００ａ，１００ｂと同様の押し込み充電を実行することで、蓄電池１０の充電精度を向上することができる。
【０２３３】
また、充電制御部７ｆは、充電制御部７と同様、図２０のステップＳ０１２以降の押し込み充電において、充放電電流値Ｉｂが押込電流値Ａｇとなるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａを制御することで、押し込み充電を定電流充電としてもよい。
【０２３４】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において、押込電流値Ａｇによる定電流充電を行う場合、充電制御部７ｅと同様にして、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０２３５】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａから蓄電池１０へ押込電流値Ａｇの充電電流を供給させるとき、太陽電池パネル１から供給された電気エネルギー、すなわち太陽電池パネル１の発電量が、押込電流値Ａｇの充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、充電制御部７ｅと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって、蓄電池２０から放電された電気エネルギーを蓄電部１０へ供給させてもよい。
【０２３６】
また、充電制御部７ｆは、充電制御部７ｂと同様、押し込み充電において、蓄電池１０へパルス状に充電電流を供給することで蓄電池１０を充電するパルス充電を行うようにしてもよい。
【０２３７】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電においてパルス充電を行う場合、電源システム１００ｂと同様、押し込み充電における充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとしてもよい。
【０２３８】
また、充電制御部７ｆは、押し込み充電において充電パルスの電流値を押込電流値Ａｇとするパルス充電を行う場合、充電制御部７ｅと同様の方法によって、充電パルスの供給期間中において、太陽電池パネル１からＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂへ供給された電気エネルギーから、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａによって押込電流値Ａｇの充電電流を蓄電池１０へ供給することで使用されたエネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂによって蓄電池２０へ供給させてもよい。
【０２３９】
また、電源システム１００ｆは、電源システム１００ａと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、定電流充電の充電電流を押込電流値Ａｇとして押し込み充電を行ってもよい。また、電源システム１００ｆは、電源システム１００ｂと同様、時計部２１、及び記憶部２２を備え、残時間Ｔｒが充電継続時間Ｔ３に満たない場合、充電パルスの電流値を電流値Ｉｒとする押し込み充電を行うようにしてもよい。
【０２４０】
即ち、本発明の一局面に従う電源システムは、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換部と、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する蓄電部と、前記エネルギー変換部から前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御部と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、かつ前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令部と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得部とを備え、前記指令部は、前記情報取得部によって取得された充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記供給制御部によって前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給させる。
【０２４１】
また、本発明の一局面に従う蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換工程と、蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御する供給制御工程と、前記蓄電部の端子電圧が予め設定された充電停止電圧以上になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を停止し、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給を開始することにより、前記蓄電部に前記電気エネルギーが供給される充電期間と前記蓄電部への前記電気エネルギーの供給が停止される休止期間とを交互に繰り返す指令工程と、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する情報取得工程とを備え、前記指令工程において、前記充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、前記蓄電部へ前記電気エネルギーを供給する。
【０２４２】
この構成によれば、蓄電部の端子電圧が充電停止電圧以上になったとき、自然エネルギーから変換された電気エネルギーの蓄電部への供給が停止され、蓄電部の端子電圧が充電停止電圧より低い充電開始電圧以下になったとき、前記電気エネルギーの蓄電部への供給が開始される。蓄電部への電気エネルギーの供給が停止されると、蓄電部の端子電圧が徐々に低下する。また、蓄電部への電気エネルギーの供給が開始されると、蓄電部の端子電圧が徐々に上昇する。そのため、蓄電部に電気エネルギーが供給される充電期間と蓄電部への電気エネルギーの供給が停止される休止期間とが交互に繰り返される。
【０２４３】
そして、蓄電部の充電が進むほど、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が減少する。従って、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量は、蓄電部の充電状態と相関関係がある。
【０２４４】
そこで、情報取得部が、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量に関する情報を充電情報として取得する。そして、指令部が、充電情報が予め設定された判定条件を満たしたタイミングに基づくタイミングである押込開始タイミングから、予め設定された充電継続時間が経過するまでの期間である充電継続期間の間、供給制御部によって蓄電部へ電気エネルギーを供給させる。そうすると、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。従って、指令部が、押込開始タイミングから予め設定された充電継続時間の間、供給制御部によって蓄電部へ電気エネルギーを供給させることで、充電継続時間の充電を、ほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４５】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記充電情報として前記充電時間を用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された休止時間に対する、その直前に前記時間測定部によって計時された充電時間の比率が、予め設定された判定比率以下になることであることが好ましい。
【０２４６】
充電時間は、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量と相関関係がある。そこで、情報取得部は、各充電時間を充電情報として取得する。また、休止時間に対する、その直前に計時された充電時間の比率は、蓄電部の充電が進むほど小さくなる。そこで、休止時間に対する、その直前に計時された充電時間の比率が予め設定された判定比率以下になることを判定条件とすることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。また、充電時間と休止時間とを計時することは、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量そのものを測定するよりも容易である。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４７】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間の長さを充電時間として計時し、前記各休止期間の長さを休止時間として計時する時間測定部であり、前記指令部は、前記各充電時間を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記時間測定部によって計時された充電時間の、その直前に前記時間測定部によって計時された休止時間に対する比率が、予め設定された判定比率以下になることとしてもよい。
【０２４８】
この構成によれば、充電時間は、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量と相関関係がある。そこで、情報取得部は、各充電時間を充電情報として取得する。また、充電時間の、その直前に計時された休止時間に対する比率は、蓄電部の充電が進むほど小さくなる。そこで、充電時間の、その直前に計時された休止時間に対する比率が予め設定された判定比率以下になることを判定条件とすることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２４９】
また、前記情報取得部は、前記各充電期間において前記蓄電部に充電される充電電気量を測定する充電電気量測定部であり、前記指令部は、前記各充電電気量を、前記充電情報として用い、前記判定条件は、前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後、最初の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第１充電電気量に対する、その後の前記充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることであることが好ましい。
【０２５０】
この構成によれば、情報取得部である充電電気量測定部によって、各充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が、充電情報として測定される。また、蓄電部の充電が進むほど、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量が減少する。そこで、上述の第１充電電気量に対する、その後に測定された充電電気量である第２充電電気量の比率が、予め設定された判定比率以下になることを判定条件として用いることで、押込開始タイミングにおける蓄電部の充電状態は、ほぼ一定となる。また、自然エネルギーの変動により蓄電部に供給される電流が変動した場合であっても、充電期間において蓄電部に充電される充電電気量は変動しないから、充電電気量に基づき押込開始タイミングを判定することで、押込開始タイミングの判定精度が向上する。これにより、指令部が、充電継続時間の充電をほぼ一定の充電状態から開始することができる結果、蓄電池の充電精度を向上することが容易となる。
【０２５１】
また、前記第１充電電気量は、前記各充電期間のうち、前記エネルギー変換部による前記電気エネルギーの供給が開始されてから最初に前記蓄電部の端子電圧が前記充電停止電圧以上になることにより前記供給制御部からの前記電気エネルギーの供給が前記指令部によって停止された後の最初の充電期間において前記充電電気量測定部によって測定された充電電気量であることが好ましい。
【０２５２】
この構成によれば、エネルギー変換部による電気エネルギーの供給が開始されて、上述の休止期間と充電期間との繰り返しが開始された最初の充電期間において充電電気量測定部によって測定された充電電気量が、第１充電電気量として用いられる。そうすると、充電初期の、まだ充電電気量が減少する前の充電期間における充電電気量が第１充電電気量として用いられる結果、第１充電電気量と第２充電電気量との差が大きくなる。このように、差が大きな第１充電電気量と第２充電電気量との比率に基づき押込開始タイミングを判定することによって、押込開始タイミングの判定精度を向上することができる。
【０２５３】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２５４】
この構成によれば、自然エネルギーの変動によりエネルギー変換部から供給される電気エネルギーが変動した場合であっても、充電継続期間の間、蓄電部は定電流充電されるから、充電継続期間において蓄電部に充電される電気量は一定となる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２５５】
また、現在時刻を計時する時計部と、日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、前記エネルギー変換部は太陽電池であり、前記指令部は、前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記供給制御部から前記蓄電部へ、前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値を電流値とする充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２５６】
この構成によれば、太陽電池がエネルギー変換部として用いられるので、日没になると、太陽電池から電気エネルギーが供給されなくなる。そこで、指令部は、現在時刻から日没の時刻までの残時間が充電継続時間に満たない場合、供給制御部から蓄電部へ、残時間に対する充電継続時間の比率と押込電流値との乗算値の充電電流を供給させることによって、充電継続時間の間、押込電流値の定電流充電を行ったのと同等の電気量を、日没までに蓄電部に充電することができる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２５７】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を開始させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行うことが好ましい。
【０２５８】
この構成によれば、充電継続期間の間、充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上のパルス電圧で、蓄電部へパルス状に充電電流が供給されてパルス充電が行われる。このように、充電継続期間において、蓄電部をパルス充電することで、充電継続期間における充電効率が向上する。
【０２５９】
また、現在時刻を計時する時計部と、日没の時刻を記憶する記憶部とをさらに備え、前記エネルギー変換部は太陽電池であり、前記指令部は、前記現在時刻から前記日没の時刻までの時間を残時間として算出し、前記残時間が前記充電継続時間を超える場合、前記パルス状の充電電流の電流値を予め設定された押込電流値とし、前記残時間が前記充電継続時間に満たない場合、前記パルス状の充電電流の電流値を前記残時間に対する前記充電継続時間の比率と前記押込電流値との乗算値とすることが好ましい。
【０２６０】
この構成によれば、太陽電池がエネルギー変換部として用いられるので、日没になると、太陽電池から電気エネルギーが供給されなくなる。そこで、指令部は、現在時刻から日没の時刻までの残時間が充電継続時間に満たない場合、供給制御部から蓄電部へ、残時間に対する充電継続時間の比率と押込電流値との乗算値の充電電流をパルス状に供給させることによって、充電継続時間の間、パルス電流の電流値を押込電流値とするパルス充電を行ったのと同等の電気量を、日没までに蓄電部に充電することができる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２６１】
また、前記エネルギー変換部から供給される電気エネルギーを蓄電する補助蓄電部をさらに備え、前記供給制御部は、さらに、前記エネルギー変換部から前記蓄電部及び前記補助蓄電部への前記電気エネルギーの供給を制御し、前記指令部は、前記休止期間中に前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーを、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部へ供給させることが好ましい。
【０２６２】
この構成によれば、蓄電部が充電されない休止期間中にエネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、補助蓄電部に充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーが、休止期間においても無駄になることなく補助蓄電部に充電されるので、エネルギーの損失が低減する。
【０２６３】
また、前記供給制御部は、さらに、前記蓄電部及び前記補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給を制御し、前記指令部は、前記エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが、前記負荷の消費電力に満たない場合、前記供給制御部に、前記蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給よりも前記補助蓄電部から前記負荷への電気エネルギーの供給を優先的に実行させることが好ましい。
【０２６４】
補助蓄電部は、補助蓄電部の充電状態とは無関係に、休止期間において充電される。そのため、補助蓄電部が満充電に近い状態で休止期間になると、補助蓄電部が過充電されるおそれがある。この構成によれば、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが負荷の消費電力に満たない場合、蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給よりも補助蓄電部から負荷への電気エネルギーの供給が優先的に実行されるので、補助蓄電部は、蓄電部よりも放電機会が多くなる。そのため、補助蓄電部が満充電に近い状態まで充電されるおそれが減少する結果、補助蓄電部が過充電されるおそれが低減される。
【０２６５】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、定電流充電を行うことが好ましい。
【０２６６】
この構成によれば、自然エネルギーの変動によりエネルギー変換部から供給される電気エネルギーが変動した場合であっても、充電継続期間の間、蓄電部は定電流充電されるから、充電継続期間において蓄電部に充電される電気量は一定となる。これにより、蓄電部の充電精度が向上する。
【０２６７】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させることが好ましい。
【０２６８】
この構成によれば、充電継続期間において、蓄電部へ押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを超える電気エネルギーが、エネルギー変換部から供給された場合であっても、余剰の電気エネルギーが無駄になることなく補助蓄電部へ充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２６９】
また、前記指令部は、前記充電継続期間の間、前記蓄電部の端子電圧が、前記充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上になったとき前記供給制御部による前記電気エネルギーの供給を停止させ、前記蓄電部の端子電圧が、前記パルス充電停止電圧より低くかつ前記充電停止電圧以上であるパルス充電開始電圧以下になったとき、前記供給制御部から前記蓄電部へ、予め設定された押込電流値の充電電流を供給させることによって、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給するパルス充電を行うことが好ましい。
【０２７０】
この構成によれば、充電継続期間の間、充電停止電圧より高いパルス充電停止電圧以上のパルス電圧で、蓄電部へ押込電流値のパルス電流が供給されてパルス充電が行われる。このように、充電継続期間において、蓄電部をパルス充電することで、充電継続期間における充電効率が向上する。
【０２７１】
また、前記指令部は、前記蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーから、前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを差し引いた残りの電気エネルギーを、前記補助蓄電部へ充電させることが好ましい。
【０２７２】
この構成によれば、蓄電部へパルス状に充電電流を供給する期間において、蓄電部へ押込電流値の充電電流を供給させるための電気エネルギーを超える電気エネルギーが、エネルギー変換部から供給された場合であっても、余剰の電気エネルギーが無駄になることなく補助蓄電部へ充電される。これにより、自然エネルギーから得られた電気エネルギーの損失を低減することができる。
【０２７３】
また、前記指令部は、前記充電継続期間において前記供給制御部から前記蓄電部へ前記押込電流値の充電電流を供給させるとき、前記エネルギー変換部から供給された前記電気エネルギーが前記押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、前記供給制御部によって、前記補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを前記蓄電部へ供給させることが好ましい。
【０２７４】
充電継続期間において、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、充電電気量が不足して蓄電部の充電精度が低下するおそれがある。この構成によれば、充電継続期間において、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーが押込電流値の充電電流を供給するために必要なエネルギーに満たない場合、補助蓄電部に蓄電された電気エネルギーを蓄電部へ供給することによって、エネルギー変換部から供給された電気エネルギーの不足を補うことができるので、蓄電部の充電精度を向上することが可能となる。
【０２７５】
また、前記エネルギー変換部は太陽電池であることが好ましい。
【０２７６】
太陽電池は、自然エネルギーである太陽光を電気エネルギーに変換するエネルギー変換部として好適である。
【０２７７】
また、前記蓄電池は鉛蓄電池であることが好ましい。
【０２７８】
鉛蓄電池は、充電が進むほど、前記充電期間において充電される充電電気量が減少する傾向が顕著である。そのため、鉛蓄電池は、前記蓄電池として好適である。
【０２７９】
また、前記充電継続時間は、０．１時間以上４時間以下の時間であることが好ましい。
【０２８０】
充電継続時間を、０．１時間以上４時間以下とすると、鉛蓄電池のサルフェーションを解消しつつ、過度の過充電を生じるおそれが低減される。
【０２８１】
また、前記蓄電池は鉛蓄電池であり、前記押込電流値は、１００時間率以上１０時間率以下の電流値であることが好ましい。
【０２８２】
押込電流値を１００時間率以上１０時間率以下とすると、鉛蓄電池のサルフェーションを解消しつつ、鉛蓄電池の電解液が電気分解されてガスとして散逸して減少するおそれが低減される。
【０２８３】
この出願は、２００９年１２月３日に出願された日本国特許出願特願２００９−２７５１１９号、２００９年１２月１１日に出願された日本国特許出願特願２００９−２８１２６４号、２０１０年１月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１０−００８７６１号、２０１０年１月２０日に出願された日本国特許出願特願２０１０−００９７７８号及び特願２０１０−００９７７９号、及び２０１０年２月３日に出願された日本国特許出願特願２０１０−０２１７６６号を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０２８４】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２８５】
本発明を利用した電源システムおよび蓄電池の充電制御方法は、自然エネルギーの有効利用、特に自然エネルギーを活用した独立電源の汎用化において、非常に有用であるといえる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011067900.tif 000027
【図２】
2011067900.tif 000028
【図３】
2011067900.tif 000029
【図４】
2011067900.tif 000030
【図５】
2011067900.tif 000031
【図６】
2011067900.tif 000032
【図７】
2011067900.tif 000033
【図８】
2011067900.tif 000034
【図９】
2011067900.tif 000035
【図１０】
2011067900.tif 000036
【図１１】
2011067900.tif 000037
【図１２】
2011067900.tif 000038
【図１３】
2011067900.tif 000039
【図１４】
2011067900.tif 000040
【図１５】
2011067900.tif 000041
【図１６】
2011067900.tif 000042
【図１７】
2011067900.tif 000043
【図１８】
2011067900.tif 000044
【図１９】
2011067900.tif 000045
【図２０】
2011067900.tif 000046
【図２１】
2011067900.tif 000047
【図２２】
2011067900.tif 000048
【図２３】
2011067900.tif 000049
【図２４】
2011067900.tif 000050
【国際調査報告】
2011067900.tif 000051
2011067900.tif 000052